CN216929864U - 保护电路、车载以太网端口和车辆 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种保护电路、车载以太网端口和车辆。车载以太网端口包括以太网芯片和第一电阻，保护电路包括第一、第二防护模块以及滤波电感模块，滤波电感模块的一端连接第一电阻，另一端连接以太网芯片，第一防护模块并联在滤波电感模块的第一端，第二防护模块并联在滤波电感模块的第二端；滤波电感模块用于滤除共模信号，第一防护模块用于钳位滤波电感模块的第一端的ESD脉冲信号以保护第一电阻，第二防护模块用于钳位波电感模块的第二端的ESD脉冲信号以保护以太网芯片。本申请的保护电路中，通过滤波电感模块滤除车载以太网端口的共模信号，并通过第一、第二防护模块分别对滤波电感模块两端的脉冲信号进行钳位以实现以太网芯片和第一电阻的保护。

Description

保护电路、车载以太网端口和车辆

技术领域

本申请涉及汽车领域，特别是一种车载以太网端口的保护电路、车载以太网端口和车辆。

背景技术

目前，大部分整车电子架构采用以太网的通信方式，一方面，车载以太网通常采用非屏蔽双绞线通讯，使得车载以太网的电压幅值较低，另一方面，例如车载娱乐系统、360全景、车载雷达、ADAS摄像头等车载电子的运用，使得车载以太网面对的电磁环境越来越复杂，从而导致车载以太网的电磁兼容性(Electro Magnetic Compatibility，EMC)问题十分突出，EMC是指在同一电磁环境中，设备能够不因其他设备的干扰影响正常工作，同时也不对其他设备产生影响工作的干扰。因此，如何提升车载以太网的EMC效果成了亟待解决问题。

实用新型内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请需要提供一种车载以太网端口的保护电路、车载以太网端口和车辆。

本申请实施方式的车载以太网端口的保护电路，所述车载以太网端口包括以太网芯片和第一电阻，所述保护电路包括第一防护模块、第二防护模块以及滤波电感模块，所述滤波电感模块的第一端连接所述第一电阻，所述滤波电感模块的第二端连接所述以太网芯片，所述第一防护模块并联在所述滤波电感模块的第一端，所述第二防护模块并联在所述滤波电感模块的第二端；

所述滤波电感模块用于滤除共模信号，所述第一防护模块用于钳位所述滤波电感模块的第一端的ESD脉冲信号以保护所述第一电阻，所述第二防护模块用于钳位所述波电感模块的第二端的ESD脉冲信号以保护所述以太网芯片。

在某些实施方式中，所述以太网芯片包括正极和负极，所述滤波电感模块包括第一共模电感线圈和第二共模电感线圈，所述第一共模电感线圈连接所述正极，所述第二共模电感线圈连接所述负极。

在某些实施方式中，所述第一防护模块包括：

第一瞬态二极管，所述第一瞬态二极管的第一端连接所述第一共模电感线圈，所述第一瞬态二极管的第二端连接所述第二共模电感线圈，所述第一瞬态二极管的第三端连接接地端；

所述第二防护模块包括：

第二瞬态二极管，所述第二瞬态二极管的第一端连接所述第一共模电感线圈，所述第二瞬态二极管的第二端连接所述第二共模电感线圈，所述第二瞬态二极管的第三端连接接地端。

在某些实施方式中，所述第一瞬态二极管的钳位电压大于所述第二瞬态二极管的钳位电压。

在某些实施方式中，所述第一瞬态二极管的钳位电压为100V，所述第二瞬态二极管的钳位电压为5V。

在某些实施方式中，所述保护电路还包括耦合模块和低通滤波模块，所述耦合模块连接所述滤波电感模块的第一端，所述低通滤波模块的第一端连接所述滤波电感模块，所述低通滤波模块的第二端连接接地端。

在某些实施方式中，所述耦合模块包括：

第一电容，所述第一电容串联在所述第一共模电感线圈；

第二电容，所述第二电容串联在所述第二共模电感线圈；

所述低通滤波模块包括：

第三电容，所述第三电容的一端连接所述第一共模电感线圈；

第四电容，所述第四电容的一端连接所述第二共模电感线圈；

第二电阻，所述第二电阻的一端连接的一端连接所述第三电容，另一端连接接地端；

第三电阻，所述第三电阻的一端连接所述第四电容，另一端连接接地端。

在某些实施方式中，所述第一电容、第二电容大于所述第三电容、所述第四电容的电容值。

本申请实施方式的以太网端口，包括以太网芯片、第一电阻和所述的保护电路。

在某些实施方式中，所述车载以太网端口还包括第五电容，所述第五电容的一端连接所述滤波电感模块，另一端连接接地端。

本申请实施方式的保护电路、车载以太网端口和车辆中，通过第一防护模块连接滤波电感模块的第一端以及第二防护模块连接滤波电感模块的第二端的设置，使得滤波电感模块能够滤除车载以太网端口处的共模信号，有效改善BCI测试结果，第一防护模块能够钳位滤波电感模块的第一端的ESD脉冲信号以保护第一电阻不被损坏，第二防护模块能够钳位滤波电感模块的第二端处的ESD脉冲信号以保护以太网芯片不被损坏，有效改善了ESD测试结果。如此，保护电路能够有效地解决车载以太网端口的EMC问题，提升了对车载以太网端口的保护效果。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请实施方式的车载以太网端口的模块示意图。

图2是本申请实施方式的车载以太网端口的电路示意图。

图3是本申请实施方式的车载以太网端口的电路示意图。

说明书附图标号

车载以太网端口100、以太网芯片10、正极P、负极N、保护电路20、滤波电感模块21、第一共模电感线圈L1、第二共模电感线圈L2、第一防护模块22、第一瞬态二极管TVS1、第二防护模块23、第二瞬态二极管TVS2、耦合模块24、第一电容C1、第二电容C2、低通滤波模块25、第三电容C3、第四电容C4、第二电阻R2、第三电阻R3；

第一电阻R1、第五电容C5、接地端GND；

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

请结合图1和图2，本申请提供了一种车载以太网端口100，车载以太网端口100包括有保护电路20、以太网芯片10以及第一电阻R1。保护电路20用于实现对车载以太网端口100的EMC防护。

保护电路20包括第一防护模块22、第二防护模块23以及滤波电感模块21，滤波电感模块21的第一端连接第一电阻R1，滤波电感模块21的第二端连接以太网芯片10，第一防护模块22并联在滤波电感模块21的第一端，第二防护模块23并联在滤波电感模块21的第二端。

其中。滤波电感模块21用于滤除共模信号，第一防护模块22用于钳位滤波电感模块21的第一端的ESD脉冲信号以保护第一电阻R1，第二防护模块23用于钳位波电感模块的第二端的ESD脉冲信号以保护以太网芯片10。

本申请实施方式的车载以太网端口100和保护电路20中，通过第一防护模块22连接滤波电感模块21的第一端以及第二防护模块23连接滤波电感模块21的第二端的设置，使得滤波电感模块21能够滤除车载以太网端口100处的共模信号，有效改善BCI测试结果，第一防护模块22能够钳位滤波电感模块21的第一端的ESD脉冲信号以保护第一电阻R1不被损坏，第二防护模块23能够钳位滤波电感模块21的第二端处的ESD脉冲信号以保护以太网芯片10不被损坏，有效改善了ESD测试结果。如此，保护电路20能够有效地解决车载以太网端口100的EMC问题，提升了对车载以太网端口100的保护效果。

需要说明的是，共模信号是电磁干扰(Electromagnetic Interference，EMI)问题的罪魁祸首，其会带来非常严重的电磁干扰EMI问题，因此，为了滤除车载以太网端口100的共模信号，确保车载以太网端口100的电磁干扰EMI性能，采用滤波电感模块21与以太网芯片10连接。

以太网芯片10可通过保护电路20与连接器连接，以实现与连接器连接的车载电子(例如，车载雷达，360全景)的通讯。以太网芯片10包括正极P和负极N。

滤波电感模块21可以包括第一共模电感线圈L1和第二共模电感线圈L2，第一共模电感线圈L1和第二共模电感线圈L2共同形成一个共模电感，其中，第一共模电感线圈L1可以作为共模电感的正极，第二共模电感线圈L2可以作为共模电感的负极。第一共模电感线圈L1的第一端连接连接器和第一防护模块22，第一共模电感线圈L1的第二端连接以太网芯片10的正极P和第二防护模块23，第二共模电感线圈L2的第一端连接连接器和第一防护模块22，第二共模电感线圈L2的第二端连接以太网芯片10的负极N和第二防护模块23。共模电感的电感阻值优选为100μH,最大直流电流优选为110mA。

第一电阻R1的一端连接第二共模电感线圈L2的第一端，另一端连接接地端GND。第一电阻R1可以为精密电阻，精密电阻是指有高精度、低温漂和高可靠性的一种第一电阻R1器，第一电阻R1的阻值可根据车载以太网端口100的型号进行设置，也即是，第一电阻R1的阻值不限，在本实施方式中，第一电阻R1的阻值可以为1000欧姆。

在某些实施方式中，第一防护模块22包括第一瞬态二极管TVS1，第一瞬态二极管TVS1的第一端连接第一共模电感线圈L1，第一瞬态二极管TVS1的第二端连接第二共模电感线圈，第一瞬态二极管TVS1的第三端连接接地端GND。

需要说明的是，瞬态二极管(Transient Voltage Suppressor，TVS)是一种二极管形式的高效能保护器件。当TVS二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时，它能以10的负12次方秒量级的速度，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的电压钳位于一个预定值，有效地保护电子线路中的精密元器件，免受各种浪涌脉冲的损坏。

在某些实施方式中，第二防护模块23包括第二瞬态二极管TVS2，第二瞬态二极管TVS2的第一端连接第一共模电感线圈L1，第二瞬态二极管TVS2的第二端连接第二共模电感线圈L2，第二瞬态二极管TVS2的第三端连接接地端GND。

在某些实施方式中，第一瞬态二极管TVS1的钳位电压大于第二瞬态二极管TVS2的钳位电压。例如。在本实施方式中，第一瞬态二极管TVS1的钳位电压为100V，并且带保护电压回环功能(导通后保护电压可以34V)，第二瞬态二极管TVS2的钳位电压为5V。

需要说明的是，以太网芯片10在BCI测试时，会感应处大于50V小于100V的电压，因此，采用钳位电压为100V的第一瞬态二极管TVS1，保证在BCI测试时，第一瞬态二极管TVS1不导通，保障以太网通讯正常。而对于ESD测试，由于加有钳位电压100V的第一瞬态二极管TVS1，且带回环功能，保障在连接器与一些高电压器件接触放电时第一电阻R1不被损坏。而第一瞬态二极管的34V左右的保护电压，第二瞬态二极管TVS2能有效钳位ESD脉冲，保护以太网芯片10不被损坏。

请结合图3，在某些实施方式中，保护电路20还包括耦合模块24和低通滤波模块25，耦合模块24连接滤波电感模块21的第一端，低通滤波模块25的第一端连接滤波电感模块21，低通滤波模块25的第二端连接接地端GND。

具体地，耦合模块24用于隔离直流信号以防止有害的直流信号干扰以太网芯片10，在BCI测试时，耦合模块24及滤波电感模块21共同作用下滤除共模电压。低通滤波模块25用于对高频杂波进行滤除，提高以太网芯片10的稳定性。

在某些实施方式中，耦合模块24包括第一电容C1和第二电容C2，第一电容C1串联在第一共模电感线圈L1上，第二电容C2串联在第二共模电感线圈L2上。

具体地，耦合模块24可采用交流耦合电路设计方式，在交流耦合的前提下，第一电容C1与第一共模电感线圈L1的第一端，第二电容C2设置在第二共模电感线圈L2的第一端。如此，通过使用第一电容C1和第二电容C2组成交流耦合电路来隔离直流信号，防止有害的直流信号干扰以太网芯片10。

在某些实施方式中，低通滤波模块25包括第三电容C3、第四电容C4、第三电阻R3和第四电阻。第三电容C3与第二电阻R2串联，串联后连接在第一共模电感线圈L1和接地端GND之间，第四电容C4与第三电阻R3串联,串联后连接在第二共模电感线圈L2和接地端GND之间。接地端GND是指公共地端。

具体地，第三电容C3的一端连接第一共模电感线圈L1的第一端，第四电容C4的一端连接第二共模电感线圈L2的第一端。第二电阻R2的一端连接第三电容C3，另一端连接接地端GND，第三电阻R3的一端连接第四电容C4，另一端连接接地端GND。

在某些实施方式中，第一电容C1、第二电容C2大于第三电容C3、第四电容C4的电容值。具体而言，第一电容C1和第二电容C2的电容值可以相等，第三电容C3和第四电容C4的电容值可以相等，第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和第四电容C4的具体电容值不限，例如，在本实施方式中，第一电容C1和第二电容C2的电容值可以为100nF，第三电容C3和第四电容C4的电容值可以为10nF。第二电阻R2和第三电阻R3的阻值相等，可以为1000欧姆。

在某些实施方式中，车载以太网端口100还包括第五电容C5。其中，第五电容C5的一端连接第一共模电感线圈L1的第一端，另一端连接接地端GND。

本申请实施方式还提供了一种车辆，车辆可包括上述的车载以太网端口100。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本申请的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (11)

1.一种车载以太网端口的保护电路，其特征在于，所述车载以太网端口包括以太网芯片和第一电阻，所述保护电路包括第一防护模块、第二防护模块以及滤波电感模块，所述滤波电感模块的第一端连接所述第一电阻，所述滤波电感模块的第二端连接所述以太网芯片，所述第一防护模块并联在所述滤波电感模块的第一端，所述第二防护模块并联在所述滤波电感模块的第二端；

所述滤波电感模块用于滤除共模信号，所述第一防护模块用于钳位所述滤波电感模块的第一端的ESD脉冲信号以保护所述第一电阻，所述第二防护模块用于钳位所述波电感模块的第二端的ESD脉冲信号以保护所述以太网芯片。

2.如权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述以太网芯片包括正极和负极，所述滤波电感模块包括第一共模电感线圈和第二共模电感线圈，所述第一共模电感线圈连接所述正极，所述第二共模电感线圈连接所述负极。

3.如权利要求2所述的保护电路，其特征在于，所述第一防护模块包括：

第一瞬态二极管，所述第一瞬态二极管的第一端连接所述第一共模电感线圈，所述第一瞬态二极管的第二端连接所述第二共模电感线圈，所述第一瞬态二极管的第三端连接接地端；

所述第二防护模块包括：

第二瞬态二极管，所述第二瞬态二极管的第一端连接所述第一共模电感线圈，所述第二瞬态二极管的第二端连接所述第二共模电感线圈，所述第二瞬态二极管的第三端连接接地端。

4.如权利要求3所述的保护电路，其特征在于，所述第一瞬态二极管的钳位电压大于所述第二瞬态二极管的钳位电压。

5.如权利要求4所述的保护电路，其特征在于，所述第一瞬态二极管的钳位电压为100V，所述第二瞬态二极管的钳位电压为5V。

6.如权利要求2所述的保护电路，其特征在于，所述保护电路还包括耦合模块和低通滤波模块，所述耦合模块连接所述滤波电感模块的第一端，所述低通滤波模块的第一端连接所述滤波电感模块，所述低通滤波模块的第二端连接接地端。

7.如权利要求6所述的保护电路，其特征在于，所述耦合模块包括：

第一电容，所述第一电容串联在所述第一共模电感线圈；

第二电容，所述第二电容串联在所述第二共模电感线圈；

所述低通滤波模块包括：

第三电容，所述第三电容的一端连接所述第一共模电感线圈；

第四电容，所述第四电容的一端连接所述第二共模电感线圈；

第二电阻，所述第二电阻的一端连接的一端连接所述第三电容，另一端连接接地端；

第三电阻，所述第三电阻的一端连接所述第四电容，另一端连接接地端。

8.如权利要求7所述的保护电路，其特征在于，所述第一电容、第二电容大于所述第三电容、所述第四电容的电容值。

9.一种车载以太网端口，其特征在于，包括以太网芯片、第一电阻和权利要求1-8任一项所述的保护电路。

10.如权利要求9所述的车载以太网端口，其特征在于，所述车载以太网端口还包括：

第五电容，所述第五电容的一端连接所述滤波电感模块，另一端连接接地端。

11.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求9-10任意一项所述的车载以太网端口。

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