CN220528027U - 一种总线隔离中继电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种总线隔离中继电路，包括隔离电源模块，所述隔离电源模块通过若干组隔离耦合电路与若干组逻辑门组合电路与所述控制器局域网收发器电连接实现逻辑控制；所述隔离耦合电路与所述逻辑门组合电路交互连接；所述隔离耦合电路包括光耦电路或者磁耦电路；所述逻辑门组合电路包括至少一个与非门电路和至少一个或门电路。本实用新型公开一种硬件逻辑透传无延迟，工作可靠，波特率自适应，生产成本低的总线隔离中继电路。
Description
技术领域
本实用新型涉及信号传输电路技术领域，尤其涉及一种总线隔离中继电路。
背景技术
现有技术中，很多种控制信号使用的是CAN总线进行数据传输，CAN总线具有实时性强、传输距离较远、抗电磁干扰能力强、成本低等优点，同时具有优先权和仲裁功能，多个控制模块通过CAN控制器挂到CAN-bus上，形成多主机局部网络；但是由于CAN总线的阻抗匹配原因，限制了CAN总线终端的位置；对于密集布设的应用场景来说，造成了很大的困扰；常用的方案是增加一个CAN中继器，而CAN中继器一般是需要程序控制进行数据的转发，这样一来就降低了CAN总线通信的速率，并且会有较高的时间延迟。
特别是在工程改造过程中，各种器件本身不带CAN总线隔离，内部自带终端电阻，在总线中间插入一个的节点设备，在线插入可拆分的节点，设备的接入会影响CAN总线终端电阻的拓扑结构或引入干扰，使整个CAN总线网络瘫痪。
现有技术中采用的CAN总线通讯隔离方案为:
单片机通讯协议加硬件隔离透传的方案，存在软件处理延迟，通信效率低，需要软件开发跟配置工具进行参数配置后才能使用的缺点。
实用新型内容
本实用新型克服了现有技术的不足，提供一种硬件逻辑透传无延迟，工作可靠，波特率自适应，生产成本低的总线隔离中继电路。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种总线隔离中继电路，包括隔离电源模块，所述隔离电源模块通过若干组隔离耦合电路与若干组逻辑门组合电路与所述控制器局域网收发器电连接实现逻辑控制；
所述隔离耦合电路与所述逻辑门组合电路交互连接；所述隔离耦合电路包括光耦电路或者磁耦电路；所述逻辑门组合电路包括至少一个与非门电路和至少一个或门电路。
本实用新型一个较佳方案中，隔离电源模块包括电源输入端，所述电源输入端的正极端连接有正向二极管D1，正向二极管D1的输出端和电源输入端的负极端并联有电阻R1和指示灯LED1；电阻R1和指示灯LED1的两端与隔离电源模块的输入端连接，所述隔离电源模块的输出端分别与隔离耦合电路、逻辑门组合电路、控制器局域网收发器电连接。
本实用新型一个较佳方案中，隔离电源模块的输入端和输出端分别并联有电容。
本实用新型一个较佳方案中，包括分别与所述电源输入端电连接的两个隔离电源模块；
所述隔离耦合电路采用的是光耦电路，所述光耦电路包括光耦芯片，所述光耦芯片的电源端与所述电源输入端电连接。
本实用新型一个较佳方案中，两组隔离电源模块包括分别与所述电源输入端电连接的隔离电源模块一和隔离电源模块二，所述隔离电源模块一；
若干组光耦电路包括光耦电路一和光耦电路二；
若干组逻辑门组合电路包括，与光耦电路一电连接的逻辑门组合电路一和与光耦电路二电连接的逻辑门组合电路二；所述逻辑门组合电路一包括与光耦电路一电连接的与非门电路一和或门电路一，所述逻辑门组合电路二包括与光耦电路二电连接的与非门电路二和或门电路二；
且所述或门电路二的输出端与光耦电路一电连接；所述或门电路一的输出端与光耦电路二电连接。
本实用新型一个较佳方案中，隔离电源模块一的输出端Vout1与光耦电路一的光耦芯片的电源端引脚以及VE1引脚电连接；隔离电源模块一的输出端GND1引脚与光耦芯片的接地端电连接，光耦芯片的Vo1引脚通过电阻R6与光耦芯片的电源端引脚电连接，Vo1引脚和与非门电路一的输入引脚B1电连接，与非门电路一的输入引脚A1与输入引脚B1之间通过电阻R8电连接，输入引脚B1通过二极管D3和电容C8和与非门电路一的接地引脚连接，且二极管D3和电容C8的连接节点与输入引脚A1连接；与非门电路一的输出端引脚Y1与或门电路一的输入引脚A2连接，或门电路一的输入引脚B2与控制器局域网收发器一的引脚RXD连接，控制器局域网收发器一的引脚TXD与输入引脚B1连接，控制器局域网收发器一的引脚S1通过电阻R13与控制器局域网收发器一的接地引脚电连接，控制器局域网收发器一的引脚H1和引脚L1为输出端；且光耦芯片的VF﹢1引脚与发光二极管一和电阻R5以及电阻R2与光耦芯片的VF-1引脚连接，电阻R5以及电阻R2的连接节点与或门电路二的输出端Y4连接；
隔离电源模块二的输出端Vout2与光耦电路二的光耦芯片的电源端引脚以及VE1引脚电连接；隔离电源模块二的输出端GND2引脚与光耦芯片的接地端电连接，光耦芯片的Vo2引脚通过电阻R3与光耦芯片的电源端引脚电连接，Vo2引脚和与非门电路二的输入引脚B3电连接，与非门电路二的输入引脚A3与输入引脚B3之间通过电阻R4电连接，输入引脚B3通过二极管D2和电容C4和与非门电路二的接地引脚连接，且二极管D2和电容C4的连接节点与输入引脚A3连接；与非门电路二的输出端引脚Y3与或门电路二的输入引脚A4连接，或门电路二的输入引脚B4与控制器局域网收发器二的引脚RXD连接，控制器局域网收发器二的引脚TXD2与输入引脚B3连接，控制器局域网收发器一的引脚S2通过电阻R12与控制器局域网收发器二的接地引脚电连接，控制器局域网收发器二的引脚H2和引脚L2为输出端；且光耦芯片的VF﹢2引脚与发光二极管二和电阻R22以及电阻R7与光耦芯片的VF-2引脚连接，电阻R22以及电阻R7的连接节点与或门电路一的输出端Y2连接。
本实用新型解决了背景技术中存在的缺陷：
本实用新型公开的一种硬件逻辑透传无延迟，工作可靠，波特率自适应，生产成本低的总线隔离中继电路。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型优选实施例中的电路原理图；
图2是本实用新型优选实施例中的电路结构示意图。
具体实施方式
现在结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。
实施例一
如图1、图2所示，一种总线隔离中继电路，包括隔离电源模块，所述隔离电源模块通过若干组隔离耦合电路与若干组逻辑门组合电路与所述控制器局域网收发器电连接实现逻辑控制；若干组逻辑门组合电路实现的逻辑控制电路属于分离逻辑器件。所述隔离耦合电路与所述逻辑门组合电路交互连接；所述隔离耦合电路包括光耦电路或者磁耦电路；所述逻辑门组合电路包括至少一个与非门电路和至少一个或门电路。
隔离电源模块包括电源输入端，所述电源输入端的正极端连接有正向二极管D1，正向二极管D1的输出端和电源输入端的负极端并联有电阻R1和指示灯LED1；电阻R1和指示灯LED1的两端与隔离电源模块的输入端连接，所述隔离电源模块的输出端分别与隔离耦合电路、逻辑门组合电路、控制器局域网收发器电连接。隔离电源模块的输入端和输出端分别并联有电容。
包括分别与所述电源输入端电连接的两个隔离电源模块；所述隔离耦合电路采用的是光耦电路，所述光耦电路包括光耦芯片，所述光耦芯片的电源端与所述电源输入端电连接。
两组隔离电源模块包括分别与所述电源输入端电连接的隔离电源模块一和隔离电源模块二，所述隔离电源模块一；若干组光耦电路包括光耦电路一和光耦电路二；若干组逻辑门组合电路包括，与光耦电路一电连接的逻辑门组合电路一和与光耦电路二电连接的逻辑门组合电路二；所述逻辑门组合电路一包括与光耦电路一电连接的与非门电路一和或门电路一，所述逻辑门组合电路二包括与光耦电路二电连接的与非门电路二和或门电路二；且所述或门电路二的输出端与光耦电路一电连接；所述或门电路一的输出端与光耦电路二电连接。
实施例二
在实施例一的基础上，如图1、图2所示，一种总线隔离中继电路，包括隔离电源模块，所述隔离电源模块通过若干组隔离耦合电路与若干组逻辑门组合电路与所述控制器局域网收发器电连接实现逻辑控制；所述隔离耦合电路与所述逻辑门组合电路交互连接；所述隔离耦合电路包括光耦电路或者磁耦电路；所述逻辑门组合电路包括至少一个与非门电路和至少一个或门电路。
具体的，隔离电源模块包括电源输入端，所述电源输入端的正极端连接有正向二极管D1，正向二极管D1的输出端和电源输入端的负极端并联有电阻R1和指示灯LED1；电阻R1和指示灯LED1的两端与隔离电源模块的输入端连接，所述隔离电源模块的输出端分别与隔离耦合电路、逻辑门组合电路、控制器局域网收发器电连接。隔离电源模块的输入端和输出端分别并联有电容。
具体的，两组隔离电源模块包括分别与所述电源输入端电连接的隔离电源模块一和隔离电源模块二。所述隔离电源模块一；若干组光耦电路包括光耦电路一和光耦电路二；若干组逻辑门组合电路包括，与光耦电路一电连接的逻辑门组合电路一和与光耦电路二电连接的逻辑门组合电路二；所述逻辑门组合电路一包括与光耦电路一电连接的与非门电路一和或门电路一，所述逻辑门组合电路二包括与光耦电路二电连接的与非门电路二和或门电路二；且所述或门电路二的输出端与光耦电路一电连接；所述或门电路一的输出端与光耦电路二电连接。
进一步的，隔离电源模块一的输出端Vout1与光耦电路一的光耦芯片的电源端引脚以及VE1引脚电连接；隔离电源模块一的输出端GND1引脚与光耦芯片的接地端电连接，光耦芯片的Vo1引脚通过电阻R6与光耦芯片的电源端引脚电连接，Vo1引脚和与非门电路一的输入引脚B1电连接，与非门电路一的输入引脚A1与输入引脚B1之间通过电阻R8电连接，输入引脚B1通过二极管D3和电容C8和与非门电路一的接地引脚连接，且二极管D3和电容C8的连接节点与输入引脚A1连接；与非门电路一的输出端引脚Y1与或门电路一的输入引脚A2连接，或门电路一的输入引脚B2与控制器局域网收发器一的引脚RXD连接，控制器局域网收发器一的引脚TXD与输入引脚B1连接，控制器局域网收发器一的引脚S1通过电阻R13与控制器局域网收发器一的接地引脚电连接，控制器局域网收发器一的引脚H1和引脚L1为输出端；且光耦芯片的VF﹢1引脚与发光二极管一和电阻R5以及电阻R2与光耦芯片的VF-1引脚连接，电阻R5以及电阻R2的连接节点与或门电路二的输出端Y4连接。控制原理是：控制器局域网收发器一的控制器局域网收发器一采用的是CAN收发器的RXD1引脚读取总线状态，TXD1引脚发送任意时刻总线侧都为隐性电平时，RXD1引脚读取为1,或门输入B2为1，输出Y2为1，光耦（或磁藕）关断，与非门A1引脚和B1引脚端上拉，Y1端输出为0，即或门输入A2引脚端为0，此时或门输出Y2可随B1输入变化，整个电路呈隐性电平。此时总线任意一侧为显性电平时，RXD1引脚读取为0,那么相对应的或门输出Y2为0，光耦（磁藕）导通，控制器局域网收发器一采用的是CAN收发器的TXD1引脚被拉低输入0，另一侧总线呈现显性电平，同时与非门A1引脚和B1引脚端下拉，Y1端输出为1，即或门输出Y2被锁定为1，此时这一侧或门输出Y2不会随输入B1变化而改变，这种状态是为了防止总线环锁，也是该电路实现功能的核心技术。
隔离电源模块二的输出端Vout2与光耦电路二的光耦芯片的电源端引脚以及VE1引脚电连接；隔离电源模块二的输出端GND2引脚与光耦芯片的接地端电连接，光耦芯片的Vo2引脚通过电阻R3与光耦芯片的电源端引脚电连接，Vo2引脚和与非门电路二的输入引脚B3电连接，与非门电路二的输入引脚A3与输入引脚B3之间通过电阻R4电连接，输入引脚B3通过二极管D2和电容C4和与非门电路二的接地引脚连接，且二极管D2和电容C4的连接节点与输入引脚A3连接；与非门电路二的输出端引脚Y3与或门电路二的输入引脚A4连接，或门电路二的输入引脚B4与控制器局域网收发器二的引脚RXD连接，控制器局域网收发器二的引脚TXD2与输入引脚B3连接，控制器局域网收发器一的引脚S2通过电阻R12与控制器局域网收发器二的接地引脚电连接，控制器局域网收发器二的引脚H2和引脚L2为输出端；且光耦芯片的VF﹢2引脚与发光二极管二和电阻R22以及电阻R7与光耦芯片的VF-2引脚连接，电阻R22以及电阻R7的连接节点与或门电路一的输出端Y2连接。控制原理是：控制器局域网收发器二的CAN收发器的RXD2引脚读取总线状态，TXD2引脚发送任意时刻总线侧都为隐性电平时，RXD2引脚读取为1,或门输入B4为1，输出Y4为1，光耦（或磁藕）关断，与非门A3引脚和B3引脚端上拉，Y3端输出为0，即或门输入A4引脚为0，此时或门输出Y4引脚可随B3引脚输入变化，整个电路呈隐性电平。此时总线任意一侧为显性电平时，RXD2引脚读取为0,那么相对应的或门输出Y4为0，光耦（磁藕）导通，控制器局域网收发器二的CAN收发器TXD2引脚被拉低输入0，另一侧总线呈现显性电平，同时与非门A3引脚和B3引脚端下拉，Y3端输出为1，即或门输出Y4被锁定为1，此时这一侧或门输出Y4不会随输入B3变化而改变，这种状态是为了防止总线环锁，也是该电路实现功能的核心技术。
更进一步的，隔离电源模块一、隔离电源模块二采用的芯片型号是B2405S-1WR3；控制器局域网收发器一和控制器局域网收发器二采用的芯片型号是CA-IS3062W。光耦芯片采用的芯片型号是6N137；与非门采用的芯片型号是SN74LVC1G00DBVR；或门采用的芯片型号是SN74LVC1G32DBVR，但不仅限于此，在其他实施例中，可以根据同类的功能选用其他具体的芯片型号。
工作原理：
如图1、图2所示，本实用新型中一种总线隔离中继电路的CAN总线逻辑电平隐性为高“1”显性为低“0” 只要有一个为低电平，总线就为低电平，只有所有节点输出高电平时，才为高电平；所谓"线与"。
总线隔离中继电路的总线按照线与机制对总线上任一潜在的冲突进行仲裁，显性电平覆盖隐性电平，即只有总线上所有节点都输出隐性电平时，总线上才为隐性电平。只有CAN总线呈现隐性电平时，节点才能发起数据。通过这一原理实用新型了一种CAN总线状态物理隔离透传逻辑电路。
依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。
Claims (7)
1.一种总线隔离中继电路，其特征在于：包括隔离电源模块，所述隔离电源模块通过若干组隔离耦合电路与若干组逻辑门组合电路与控制器局域网收发器电连接实现逻辑控制；
所述隔离耦合电路与所述逻辑门组合电路交互连接；所述隔离耦合电路包括光耦电路或者磁耦电路；所述逻辑门组合电路包括至少一个与非门电路和至少一个或门电路。
2.根据权利要求1所述的一种总线隔离中继电路，其特征在于：所述隔离电源模块包括电源输入端，所述电源输入端的正极端连接有正向二极管D1，正向二极管D1的输出端和电源输入端的负极端并联有电阻R1和指示灯LED1；电阻R1和指示灯LED1的两端与隔离电源模块的输入端连接，所述隔离电源模块的输出端分别与隔离耦合电路、逻辑门组合电路、控制器局域网收发器电连接。
3.根据权利要求2所述的一种总线隔离中继电路，其特征在于：所述隔离电源模块的输入端和输出端分别并联有电容。
4.根据权利要求2所述的一种总线隔离中继电路，其特征在于：包括分别与所述电源输入端电连接的两个隔离电源模块；
所述隔离耦合电路采用的是光耦电路，所述光耦电路包括光耦芯片，所述光耦芯片的电源端与所述电源输入端电连接。
5.根据权利要求4所述的一种总线隔离中继电路，其特征在于：两组隔离电源模块包括分别与所述电源输入端电连接的隔离电源模块一和隔离电源模块二，所述隔离电源模块一；
若干组光耦电路包括光耦电路一和光耦电路二；
若干组逻辑门组合电路包括，与光耦电路一电连接的逻辑门组合电路一和与光耦电路二电连接的逻辑门组合电路二；所述逻辑门组合电路一包括与光耦电路一电连接的与非门电路一和或门电路一，所述逻辑门组合电路二包括与光耦电路二电连接的与非门电路二和或门电路二；
且所述或门电路二的输出端与光耦电路一电连接；所述或门电路一的输出端与光耦电路二电连接。
6.根据权利要求5所述的一种总线隔离中继电路，其特征在于：隔离电源模块一的输出端Vout1与光耦电路一的光耦芯片的电源端引脚以及VE1引脚电连接；隔离电源模块一的输出端GND1引脚与光耦芯片的接地端电连接，光耦芯片的Vo1引脚通过电阻R6与光耦芯片的电源端引脚电连接，Vo1引脚和与非门电路一的输入引脚B1电连接，与非门电路一的输入引脚A1与输入引脚B1之间通过电阻R8电连接，输入引脚B1通过二极管D3和电容C8和与非门电路一的接地引脚连接，且二极管D3和电容C8的连接节点与输入引脚A1连接；与非门电路一的输出端引脚Y1与或门电路一的输入引脚A2连接，或门电路一的输入引脚B2与控制器局域网收发器一的引脚RXD连接，控制器局域网收发器一的引脚TXD与输入引脚B1连接，控制器局域网收发器一的引脚S1通过电阻R13与控制器局域网收发器一的接地引脚电连接，控制器局域网收发器一的引脚H1和引脚L1为输出端；且光耦芯片的VF﹢1引脚与发光二极管一和电阻R5以及电阻R2与光耦芯片的VF-1引脚连接，电阻R5以及电阻R2的连接节点与或门电路二的输出端Y4连接。
7.根据权利要求6所述的一种总线隔离中继电路，其特征在于：隔离电源模块二的输出端Vout2与光耦电路二的光耦芯片的电源端引脚以及VE1引脚电连接；隔离电源模块二的输出端GND2引脚与光耦芯片的接地端电连接，光耦芯片的Vo2引脚通过电阻R3与光耦芯片的电源端引脚电连接，Vo2引脚和与非门电路二的输入引脚B3电连接，与非门电路二的输入引脚A3与输入引脚B3之间通过电阻R4电连接，输入引脚B3通过二极管D2和电容C4和与非门电路二的接地引脚连接，且二极管D2和电容C4的连接节点与输入引脚A3连接；与非门电路二的输出端引脚Y3与或门电路二的输入引脚A4连接，或门电路二的输入引脚B4与控制器局域网收发器二的引脚RXD连接，控制器局域网收发器二的引脚TXD2与输入引脚B3连接，控制器局域网收发器一的引脚S2通过电阻R12与控制器局域网收发器二的接地引脚电连接，控制器局域网收发器二的引脚H2和引脚L2为输出端；且光耦芯片的VF﹢2引脚与发光二极管二和电阻R22以及电阻R7与光耦芯片的VF-2引脚连接，电阻R22以及电阻R7的连接节点与或门电路一的输出端Y2连接。
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