CN211089662U - 一种具有防雷保护的usb转can模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具有防雷保护的USB转CAN模块。该模块用于上位机软件和CAN总线之间的数据通讯，可以在高原等一些易受雷电干扰的极端环境下使用。由于CAN总线是低压系统，因此一旦信号线上遭遇浪涌，USB转CAN模块本身就会受到干扰甚至损坏，因此针对这种情况，我公司设计出一款具有防雷保护的USB转CAN模块，该模块集成了微控制器、切换电路和CAN类型判断电路，这些电路不仅可以判断是否有浪涌串扰到CAN总线上，并在有浪涌时自动切换保护电路，而且还可以自动判断CAN总线类型，从而自动切换成对应的通信电路。

Description

一种具有防雷保护的USB转CAN模块

技术领域

本实用新型涉及一种CAN总线通讯模块，尤其涉及一种具有防雷保护的USB 转CAN模块。

背景技术

CAN是控制器局域网络(Controller Area Network,CAN)的简称，是国际上应用最广泛的现场总线之一。USB转CAN模块是一种将CAN总线和PC端USB接口建立通讯的一款设备，其本质相当于一个信号转换器。但是现有的USB转CAN 模块一般作为通讯调试工具，其隔离保护等级想对较低，并不能在一些恶劣的工作环境中作为一个长期挂载到总线上的节点使用。当外接环境有强大电场干扰时， CAN总线网络容易混入了瞬时的高电压或大电流，这些瞬时干扰会直接击穿CAN 总线上的很多个节点，但常见的CAN节点都带有较为完善的防雷保护，其并不容易损坏，因此没有设计防雷保护的USB转CAN模块往往最先被击穿损坏。而USB 转CAN模块被高压击穿后，会有一定的几率造成与之相连的上位机损坏，这也极大的增加了工业通讯的维护成本。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种具有防雷保护的USB转CAN 模块，能有效的提升USB转CAN模块的防雷性能。

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：一种具有防雷保护的 USB转CAN模块，可用于现场干扰较大的恶劣环境中。USB转CAN模块内部由防雷保护电路、切换电路、CAN类型判断电路、微控制器、CPU等组成。

所述的CAN类型判断电路可以判断接入的CAN信号是高速CAN、单线CAN、容错CAN还是异常的高压干扰，判断的结果将传递给切换电路。

所述的切换电路中，当切换电路与外部CAN总线连接通讯时，CAN类型判断电路根据CAN高线上的电压和CAN低线上的电压的差值，判断设备当前接入的外部CAN总线类型，并将判断结果发送给微控制器。

所述的微控制器向切换电路发送CAN收发器切换信号，控制切换电路与单线 CAN、容错CAN收发器或高速CAN收发器的连接状态；向切换电路发送CAN收发器接入信号，控制切换电路与外部CAN总线连接的建立，实现CAN收发器与外部 CAN总线的通信。

所述的防雷保护电路由I型防雷模块、II型防雷模块、隔离保护电路组成。

所述的I型防雷模块包括气体放电管GCD和TVS1，气体放电管GCD和TVS1 并联，其中TVS1的一端与输入正极相连，另一端与输入负极相连，TVS1为单向 TVS；

所述的II型防雷模块包括共模电感L和TVS2，气体放电管GCD的两端连接在共模电感L的输入端，共模电感L的输出端跨接TVS2的两端。其中TVS2为双向TVS。

所述的隔离保护电路，采用了GCDH磁耦原件和光耦隔离原件并联组成。

附图说明：

图1为本实用新型的系统结构及组成示意图。

图2为本实用新型的防雷保护电路内部构造框图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突得情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合起来。下面结合附图和具体实施例对本申请作进一步详细说明。

本实用新型提供一种具有防雷功能的USB转CAN模块。包括，防雷保护电路，微控制器，切换电路，CAN判断电路，CPU主控模块，隔离保护电路以及电源等组成。

如图2所示防雷保护电路内部I型防浪涌模块外接屏蔽线，然后与隔离保护电路直接相连，隔离保护电路经过稳压模块调整好接入的电平电压后，与II型防浪涌保护电路相连，保护后通过CAN芯片进行校验标准CAN帧结构。

如图1所示，在正常通信的状态下CAN判断电路保持导通状态，一旦当切换电路与外部CAN总线连接切断时，CAN判断电路才会根据CAN高线上的电压和CAN 低线上的电压的差值，重新判断设备当前接入的外部CAN总线类型，并将判断结果发送给微控制器。

如图1所示，微控制器接收到CAN判断电路判断的外部总线类型之后，会向切换电路发送CAN收发器切换信号，控制切换电路与单线CAN收发器、容错CAN收发器或高速CAN收发器的连接状态；向切换电路发送CAN收发器接入信号，控制切换电路与外部CAN总线建立连接，实现CAN收发器与外部CAN总线的通信。

如图1所示，当切换电路完成后，CAN信号会传输到中央处理器进行运算处理，将接收到的信号传输到USB总线上，USB信号传输到电脑上位机后进行显示。

Claims (1)

1.一种具有防雷保护的USB转CAN模块，用于连接上位机软件和CAN总线，包括防雷保护电路、CAN判断电路、切换电路、微控制器等，防雷保护电路与CAN判断电路和外部CAN总线连接，其负责整个系统的浪涌防护工作，CAN判断电路与切换电路、防雷保护电路和微控制器连接，其负责判断CAN总线类型，微控制器与CAN判断电路、切换电路和处理器连接，负责收集并初步处理CAN判断电路的信息，在控制切换电路的同时将CAN数据发送给处理器。

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