CN221103362U - 一种can串行接口的防护电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种CAN串行接口的防护电路，包括两通道数字光电隔离器U1和CAN总线收发器U2；两通道数字光电隔离器U1，分别与电源VCC1和VCC2相接；两通道数字光电隔离器U1，与位于外部的、具有UART通信功能芯片相接；两通道数字光电隔离器U1，与CAN总线收发器U2相接；CAN总线收发器U2，通过电路防护系统与位于外部的、CAN串行接口相连接；防护系统，用于对CAN串行接口进行安全防护。本实用新型公开的AN串行接口的防护电路，能够对CAN串行接口提供静电防护和防雷防护等多个方面的安全防护要求，保障CAN串行接口在户外恶劣环境条件下能够正常工作，提高用户的产品使用感受。
Description
技术领域
本发明涉及防护电路技术领域，特别是涉及一种CAN串行接口的防护电路。
背景技术
CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)串行接口，由于具有实时性强、传输距离较远、抗电磁干扰能力强、成本低等优点，已广泛地应用于仪器仪表、工业控制、机电一体化等技术领域。
其中，对于应用在铁路行业的监测设备中的CAN串行接口电路和其传输线，由于经常工作在户外和牵引供电的恶劣环境条件下，目前对CAN串行接口提出了静电防护和防雷防护等多个方面的防护要求。
但是，目前还没有一种技术，能够同时解决以上技术问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种CAN串行接口的防护电路。
为此，本发明提供了一种CAN串行接口的防护电路，包括两通道数字光电隔离器U1和CAN总线收发器U2；
两通道数字光电隔离器U1，分别与电源VCC1和VCC2相接；
两通道数字光电隔离器U1，与位于外部的、具有UART通信功能芯片相接；
两通道数字光电隔离器U1，与CAN总线收发器U2相接；
CAN总线收发器U2，通过电路防护系统与位于外部的、CAN串行接口相连接；
防护系统，用于对CAN串行接口进行安全防护。
由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种CAN串行接口的防护电路，其设计科学，能够对CAN串行接口提供静电防护和防雷防护等多个方面的安全防护要求，保障CAN串行接口在户外恶劣环境条件下能够正常工作，提高用户的产品使用感受，具有重大的实践意义。
附图说明
图1为本发明提供的一种CAN串行接口的防护电路的原理图；
图2为基于本发明提供的一种CAN串行接口的防护电路，CAN串行接口的CAN_H端共模防雷试验连接等效电路图；
图3为基于本发明提供的一种CAN串行接口的防护电路，CAN串行接口的CAN_H端差模防雷试验连接等效电路图；
图中，U1-两通道数字光电隔离器；U2-CAN总线收发器；
C1-电容；C2-电容；C3-电容；C4-电容；
R1-电阻；R2-电阻；R3-电阻；R4-电阻；
D1-快恢复二极管；D2-快恢复二极管；D3-快恢复二极管；D4-快恢复二极管；
D5-瞬态抑制二极管；
G1-气体放电管；G2-气体放电管；G3-气体放电管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本专利的描述中，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”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。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专利中的具体含义。
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该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
参见图1至图3，本发明提供了一种CAN串行接口的防护电路，包括两通道数字光电隔离器U1和CAN总线收发器U2；
两通道数字光电隔离器U1，分别与电源VCC1和VCC2相接；
两通道数字光电隔离器U1，与位于外部的、具有通用异步收发传输器(UART)通信功能芯片相接；
两通道数字光电隔离器U1，与CAN总线收发器U2相接；
CAN总线收发器U2，通过电路防护系统与位于外部的、CAN串行接口相连接；
防护系统，用于对CAN串行接口进行安全防护(例如静电防护和防雷防护)。
在本发明中，具体实现上，两通道数字光电隔离器U1的VDD1端口，与电源VCC1相接；
两通道数字光电隔离器U1的VDD2端口，与电源VCC2相接；
两通道数字光电隔离器U1的VOA端口，与位于外部的、具有通用异步收发传输器(UART)通信功能芯片的数据接收端UART_RXD相连接；
两通道数字光电隔离器U1的VIB端口，与位于外部的、具有UART通信功能芯片的数据发送端UART_TXD相连接；
两通道数字光电隔离器U1的VIA端口，与CAN总线收发器U2的RXD端口相连接；
两通道数字光电隔离器U1的VOB端口与CAN总线收发器U2的TXD端口相连；
两通道数字光电隔离器U1的GND1端口，接电源接地端GND1；
两通道数字光电隔离器U1的GND 2端口，接电源接地端GND2；
CAN总线收发器U2的S端口，通过一个电阻R1与电源接地端GND2相接；
CAN总线收发器U2的CANH端口和CAN总线收发器U2的CANL端口，分别与电阻R2的两端相接；
CAN总线收发器U2的VREF端口，通过一个电容C4与电源接地端GND2相接；
CAN总线收发器U2的GDN端口，接电源接地端GND2；
CAN总线收发器U2的VCC端口，与电源VCC2相接；
具体实现上，电源VCC1通过一个电容C1与电线接地端GND1相连接；
电源VCC2通过一个电容C2与电线接地端GND2相连接；
具体实现上，电源VCC2通过一个电容C3与电线接地端GND2相连接；
在本发明中，具体实现上，防护系统，包括气体放电管G1～G3、快恢复二极管D1～D4，以及瞬态抑制二极管D5；
其中，瞬态抑制二极管D5的一端，与快恢复二极管D1的正极和快恢复二极管D3的正极连接；
瞬态抑制二极管D5的另一端，与快恢复二极管D2的负极和快恢复二极管D4的负极连接；
快恢复二极管D1的负极和快恢复二极管D2的正极，同时与CAN总线收发器U2的CANH端口连接；
快恢复二极管D3的负极和快恢复二极管D4的正极，同时与CAN总线收发器U2的CANL端口连接；
CAN总线收发器U2的CANH端口，通过电阻R3与位于外部的、CAN串行接口上的CAN_H端口(即外部CAN通信端口CAN_H)相连接；
CAN总线收发器U2的CANL端口，通过电阻R4与位于外部的、CAN串行接口上的CAN_L端口(即外部CAN通信端口CAN_L)相连接；
其中，气体放电管G1的一端与机壳地PE相连接，另一端分别与电阻R3的一端、气体放电管G2的一端和CAN串行接口上的CAN_H端口(即外部CAN通信端口CAN_H)相连接；
气体放电管G3的一端与机壳地PE连接，另一端分别与电阻R4的一端、气体放电管G2的另一端和CAN串行接口上的CAN_L端口(即外部CAN通信端口CAN_L)相连接。
在本发明中，需要说明的是，CAN串行接口包括CAN_H端口和CAN_L端口这两个通讯端口。其中，CAN_H端口是指CAN总线中的高电平信号线端口，它的电压范围为2.5V至5V。CAN_L端口是指CAN总线中的低电平信号线端口，它的电压范围为0V至2.5V。
在CAN串行接口上的、作为外部CAN通信端口的CAN_H端口和CAN_L端口(即外部CAN通信端口CAN_H和外部CAN通信端口CAN_L)既可以进行接收，也可以进行发送，可以连接同样具有CAN通讯功能的外部设备(例如智能压力变送器)，例如，可以连接位于外部的麦克传感器公司生产的MPM4784型智能压力变送器。
在本发明中，需要说明的是，位于外部的、具有UART通信功能的芯片，是现有技术成熟的芯片，有多种型号，例如可以采用米尔科技公司生产的MYC-Y6ULY2-V2-256N256D-50-I芯片。具有UART通信功能的芯片，其作用是接收其他外部设备发来的模拟量或数字量信号，并对信号进行处理，其具有的数据发送端UART_TXD，可以向两通道数字光电隔离器U1的VIB端口发送数据，或者其具有的数据接收端UART_RXD，可以接收两通道数字光电隔离器U1的VOA端口的数据。
在本发明中，具体实现上，两通道数字光电隔离器U1，是现有技术成熟的电子元件，例如可以采用荣湃半导体公司生产的π122M31型号的两通道数字光电隔离器，其作用为光电隔离，可以接收5V信号，也可以接收3.3V信号。
需要说明的是，对于两通道数字光电隔离器U1，其中的VDD1端口为VOA和VIB的供电电源端，VSS1端口为VOA和VIB的地端，VDD2端口为VIA和VOB的供电电源端，VSS2端口为VIA和VOB的地端。VOA端口为信号A通道信号输出端，VIA端口为信号A通道信号输入端，VOB端口为信号B通道信号输出端，VIB端口为信号B通道信号输入端。
在本发明中，具体实现上，CAN总线收发器U2，是现有技术成熟的电子元件，例如可以采用芯利特公司生产的SIT1050型号的CAN总线收发器，其作用是将UART信号和CAN信号进行相互转换。
需要说明的是，对于CAN总线收发器U2，VDD端口是：电源端；VSS端口是：地端，TXD端口是：总线收发器的数据输入端；RXD端口是：总线收发器的数据输出端；CANH端口是：高电位CAN电压输入输出端；CANL端口是：低电位CAN电压输入输出端；
VREF端口是：参考电压输出端；S端口是：高速模式选择端，低电平为高速模式。
在本发明中，需要说明的是，瞬态抑制二极管D5，采用的是意法半导体公司生产的SMBJ6.5CA型号的瞬态抑制二极管；
在本发明中，具体实现上，电源VCC1，可以是5V或者3.3V的直流电源。
在本发明中，具体实现上，电源VCC2，是5V的直流电源。
在本发明中，具体实现上，电容C1、C2和C3以及C4，均是0.1uF的陶瓷电容。
在本发明中，具体实现上，电阻R1是10KΩ的电阻；
电阻R2是120Ω的电阻；
电阻R3和R4，均是阻值为1Ω的电阻；
在本发明中，快恢复二极管D1、D2、D3和D4，均是型号MURS120T3的快恢复整流二极管；
瞬态抑制二极管D5，均是型号SMBJ6.5CA的瞬态抑制二极管；
气体放电管G1、G2和G3，均是BWF900型号的气体放电管；
在本发明中，需要说明的是，两通道数字光电隔离器U1的作用为：用于隔离位于外部的、具有UART通信功能的芯片和CAN总线收发器U2之间的电路，并且能兼容输入3.3V和5V信号；
CAN总线收发器U2的作用是：用于将UART信号转换为CAN信号；
电容C1的作用是：用于隔离电源VCC1中的高频噪声；
电容C2和电容C3的作用，均是隔离电源VCC2中的高频噪声；
电容C4的作用是：用于隔离CAN总线收发器U2参考输出电压的高频噪声；
电阻R1的作用是：用于作为下拉电阻，使得CAN总线收发器U2模式选择为高速CAN模式；
电阻R2是终端匹配电阻，用于减弱CAN线路中的信号反射；
电阻R3和电阻R4，用于在气体放电管G2导通时，提供后端电阻值，方便气体放电管G2短路后端电路；
气体放电管G1、气体放电管G2和气体放电管G3，用于对CAN_H端口和CAN_L端口(即在CAN串行接口上的、外部CAN通信端口CAN_H和外部CAN通信端口CAN_L)上存在的瞬时高电压进行放电。
需要说明的是，对于本发明提供的CAN串行接口的防护电路，首先信号从位于外部的、具有UART通信功能的芯片发出，然后经过两通道数字光电隔离器U1进行光电隔离以及通过CAN总线收发器U2将UART信号转换成CAN信号，再通过静电、电磁兼容和防雷防护设计，最终保证信号的安全可靠收发。
为了更加清楚地理解本发明的技术方案，下面说明本发明的工作原理。
一、隔离功能。
两通道数字光电隔离器U1的VDD1和VDD2端口(即引脚)分别连接电源VCC1和VCC2供电，电源VCC1和VCC2分别对电线接地端GND_1和电线接地端GND_2连接了0.1uF的陶瓷电容(即电容C1和C2)，从而有效滤除了电源中的高频成分；
由于两通道数字光电隔离器U1的VDD1和VDD2端口(即引脚)，分别接入两个独立的供电电源(即电源VCC1和VCC2)，传输通道也间彼此独立，从而避免由于共用电源而造成的两通道数字光电隔离器U1收发传输信号互相干扰，实现了传输信号的隔离，提高了信号的传输速率和抗干扰能力。
其中，电源VCC1可以为3.3V直流电源、也可以为5V直流电源，从而解决了3.3V信号和5V信号兼容的问题。
二、电平转换功能(参见表1所示)。
1、发送状态：
当位于外部的、具有UART通信功能芯片的数据发送端UART_TXD为高电平信号时，则两通道数字光电隔离器U1的VIB端和VOB端为高电平，CAN总线收发器U2的TXD端为高电平，CAN总线收发器U2的CANH端为高电平，CANL端为低电平。
当位于外部的、具有UART通信功能芯片的数据发送端UART_TXD为低电平信号时，则两通道数字光电隔离器U1的VIB端和VOB端为低电平，CAN总线收发器U2的TXD端为高电平，CAN总线收发器U2的CANH端口为1/2的VCC2，CAN总线收发器U2的CANL端口为1/2的VCC2。
需要说明的是，当CAN通信表示“1”的信号时，CAN总线收发器U2的CAN_H端口和CAN_L端口为1/2的VCC2电压；当CAN通信表示“0”的信号时，CAN总线收发器U2的CANH端口为高电平，CAN总线收发器U2的CANL端口为低电平。
2、接收状态：
当CAN总线收发器U2的CANH端为高电平，CANL端为低电平时，CAN总线收发器U2的RXD端为高电平，则两通道数字光电隔离器U1的VIA端和VOA端为高电平，UART_RXD端(即具有UART通信功能芯片的信号端RXD，即数据接收端RXD)为高电平。
当CAN总线收发器U2的CANH端为1/2的VCC2，CANL端为1/2的VCC2，CAN总线收发器U2的RXD端为低电平，则两通道数字光电隔离器U1的VIA端和VOA端为低电平，UART_RXD端(即具有UART通信功能芯片的信号端RXD)为低电平。
UART～CAN输入输出真值表，见表1所示(H为高电平，L为低电平，0.5VCC为等于VCC2的高电平的1/2电压)。
表1：输入输出真值表。
三、电磁兼容功能。
1、ESD(静电释放)防护功能；
根据中华人民共和国国家标准《GBT24338.5-2018轨道交通电磁兼容第4部分：信号和通信设备的发射与抗扰度》的规定：CAN接口的静电要求是空气放电±8kV，接触放电±6kV，静电放电属于共模干扰；CAN接口的信号幅值是0～+5V，信号类型是双向；
对于本发明，CAN总线收发器U2具体采用的是现有的、型号为SIT1050的CAN总线收发器，其端口耐压为±40V。
对于本发明，其采用的现有的型号为SMBJ6.5CA的瞬态抑制二极管D5的工作电压为±6.5V，空气放电保护±30kV，接触放电保护±30kV，可以满足设计要求，通过瞬态抑制二极管即D5，可以实现对CAN接口的ESD(静电释放)防护功能。
2、电快速瞬变脉冲群防护功能；
根据中华人民共和国国家标准《GBT24338.5-2018轨道交通电磁兼容第4部分：信号和通信设备的发射与抗扰度》的规定：CAN传输平衡上线信号接口要求施加1分钟200个脉冲群，每个脉冲群由持续15ms的75个脉冲组成，每个脉冲峰值电压±2kV(开路电压)，峰值/半峰值时间为5/50ns，周期为0.2ms。
对于本发明，瞬态抑制二极管D5具体采用的是现有的、型号为SMBJ6.5CA的瞬态抑制二极管，施加的电快速脉冲群防护为±4KV，可以满足设计要求。
3、浪涌防护功能。
根据中华人民共和国国家标准《GBT24338.5-2018轨道交通电磁兼容第4部分：信号和通信设备的发射与抗扰度》的规定：CAN传输线要求对CAN总线收发器U2的CANH端和CANL端施加±2kV各5次脉冲，开路时的峰值/半峰值时间为1.2/50us，短路时的峰值/半峰值时间为8/20us，输出阻抗42Ω，短路电流约为47.62A。
对于本发明，瞬态抑制二极管D5具体采用的是现有的、型号为SMBJ6.5CA的瞬态抑制二极管，峰值电流可以承受226A(8/20us)，满足浪涌防护的要求。
四、雷电防护功能。
根据中华人民共和国铁道行业标准《TB/T 3498-2018铁路通信信号设备雷击试验方法》规定的通信信号电子设备通信端口雷击试验严酷等级5级的要求：户外轨(即户外列车铁轨)旁设备CAN接口雷电试验要求在CAN_H端口和CAN_L端口(即在CAN串行接口上的、外部CAN通信端口CAN_H和外部CAN通信端口CAN_L)分别对机壳(即应用本发明电路的设备的外壳)的地线PE(即机壳地)施加开路电压峰值6KV，短路电流峰值是150A的10/700us-5/320us的组合波；在CAN_H端口和CAN_L端口间施加开路电压峰值3KV，短路电流峰值是75A的10/700us-5/320us的组合波。
在本发明中，CAN接口利用浪涌保护器件，实现对接口的雷电防护，从而实现系统的高可靠性。
在本发明中，雷电共模防护系统由一级组成，在CAN接口的输入端(CAN_H端口或CAN_L端口对机壳的地线PE)用气体放电管G1、G2和G3做浪涌保护；
在本发明中，雷电差模防护系统由两级组成，在CAN接口的输入端(具体包括CAN_H端口和CAN_L端口)用气体放电管G1、G2和G3做一级浪涌保护；电阻R3、R4、快恢复二极管D1、D2、D3、D4和瞬态抑制二极管D5做二级浪涌保护。
当雷电浪涌电压未达到气体放电管G1、G2和G3的脉冲击穿电压时，瞬态抑制二极管D5和快恢复二极管D1、D2、D3、D4先启动，把CAN总线收发器接口处的浪涌电压嵌到低电位；
当雷电浪涌电压继续增大到气体放电管G1、G2和G3的脉冲击穿电压时，浪涌电流通过气体放电管G1、G2和G3泄放到地，起到保护作用。
需要说明的是，对于本发明，气体放电管G1、G2和G3的作用是：分别对CAN_H端口和CAN_L端口(即在CAN串行接口上的、外部CAN通信端口CAN_H和外部CAN通信端口CAN_L)做一级雷电防护；快恢复二极管D1、D2、D3、D4和瞬态抑制二极管D5分别对CAN_H端口和CAN_L端口做二级共模雷电防护。
对于本发明，现有的、BWF900型号的气体放电管G1、G2和G3的最大脉冲峰值电流是5000A，大于雷电试验短路峰值电流150A，并且最大脉冲峰值放电电压是600V，小于雷电产生的浪涌电压6000V，满足设计要求；气体放电管G1、G2和G3的直流放电电压是90V，大于线路的最大工作电压直流12V，能保证线路的正常工作，满足设计要求。
对于本发明，关于共模防护，当浪涌电压大于600V时，G1和G3气体放电管被击穿，电阻趋近于0，短路后端电流，浪涌电压通过气体放电管泄放能量。
参见图2，图2中的K为汇流节点，SG为雷电浪涌发生器，虚线中为浪涌发生器产生浪涌时的等效电路，r为40Ω的浪涌发生器内阻，U为浪涌发生器的瞬时电压。下面以H端防雷为例说明雷电防护过程，H端即为CAN总线收发器U2上的CANH端口。当浪涌电压小于或等于600V时，防雷电路不启动，当浪涌电压超过600V时，气体放电管G1被击穿，电阻R1及后端电路被短路，启动雷电防护。
对于本发明，关于差模防护，当浪涌电压小于或等于600V时，CAN_H端口和CAN_L端口间，通过快恢复二极管D1、D2、D3、D4和瞬态抑制二极管D5与机壳地PE构成回路，雷电浪涌电压被瞬态抑制二极管D5嵌位到11.2V，启动二级雷电防护；
当浪涌电压大于600V时，G2气体放电管被击穿，电阻趋近于0，将快恢复二极管D1、D2、D3、D4和瞬态抑制二极管D5短路，一级雷电防护启动，将600V～6000V浪涌电压通过一级雷电防护泄放能量。
参见图3，图3中的A、B为汇流节点，H为CAN总线收发器U2的CANH端口，L为CAN总线收发器U2的CANL端口，SG为雷电浪涌发生器，虚线中为浪涌发生器产生浪涌时的等效电路，r为40Ω的浪涌发生器内阻，U为浪涌发生器的瞬时电压。下面以CAN_H端(即H端)防雷为例说明雷电防护过程。
快恢复二极管D1、D2、D3、D4的最大瞬时正向电压值为0.875V，瞬态抑制二极管D5耐压值为7.22V，钳位电压为11.2V。当雷电浪涌发生器SG的瞬时电压U达到8.97V时，瞬态抑制二极管D5击穿，电流从CAN_H点流到H点再依次经过B点、A点流到L点，最后回到CAN_L点。当雷电浪涌发生器SG的瞬时电压U达到12.95V时，瞬态抑制二极管D5钳位；当雷电浪涌发生器瞬时电压U达到600V时，气体放电管G2击穿，气体放电管G2的电阻趋近于0，并且短路电阻R3、R4、快恢复二极管D1、D2、D3、D4和瞬态抑制二极管D5，浪涌电流通过气体放电管G2流回雷电浪涌发生器。如此连接，保证后端的CAN总线收发器U2不会因为其上的CANH端口和CANL端口间承担瞬时高电压而损坏。
当雷电浪涌发生器SG的瞬时电压U达到8.97V时，瞬态抑制二极管D5击穿，H处电压为8.97V，当雷电浪涌发生器SG的瞬时电压U达到12.95V时，瞬态抑制二极管D5钳位，H处电压为12.95V；
当雷电浪涌发生器SG的瞬时电压U达到600V时，气体放电管G2击穿，G2电阻趋近于0，并且短路电阻R3、R4、快恢复二极管D1、D2、D3、D4、瞬态抑制二极管D5及后端电路，浪涌电流通过气体放电管G1流入大地。如此连接，保证后端的CAN总线收发器U2不会因为其上的CANH端口承担瞬时高电压而损坏。
与现有技术相比较，本发明提供的CAN串行接口的防护电路，具有如下有益效果：
1、与现有技术相比较，本发明提供的CAN串行接口的防护电路，能够适应在铁路系统监测设备技术领域的应用，特别是户外设备的应用，能够准确无误的传输信息，降低更换设备的成本；
2、对于本发明提供的CAN串行接口的防护电路，其输入端可以兼容3.3V和5V的信号，适用范围广。
3、对于本发明提供的CAN串行接口的防护电路，其输入信号仅有TXD和RXD信号(即具有UART通信功能芯片的数据发送端TXD信号和数据接收端RXD信号)，没有数据方向控制信号，本发明采用的瞬态抑制二极管具有防静电、防浪涌、防快速脉冲群等多重防护效果，PCB板集成度高，降低了成本。
4、通过应用本发明，在每个具有CAN通信设计的设备上均采用本方案设计，可以放弃专门采用现有防雷模块的设计，可以有效的控制成本，减少占用的空间。
5、没有容性器件直接与CANH端口和CANL端口(即CAN总线收发器U2的CANH端口和CANL端口)相连，例如没有电感、电容、和瞬态抑制二极管等与CAN总线收发器U2的CANH端口和CANL端口相连，高频信号传输清晰。
经过检验，本发明提供的CAN串行接口的防护电路，是一种抗干扰能力强、安全性高和输出信号稳定的接口电路，能够可靠地应用铁路行业的监测设备中，提升CAN串行接口的适用性、可靠性，保证CAN串行接口的使用安全，能够让铁路行业的监测设备上的CAN串行接口更好地满足在户外等复杂环境下的使用需求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种CAN串行接口的防护电路，其特征在于，包括两通道数字光电隔离器U1和CAN总线收发器U2；
两通道数字光电隔离器U1，分别与电源VCC1和VCC2相接；
两通道数字光电隔离器U1，与位于外部的、具有UART通信功能芯片相接；
两通道数字光电隔离器U1，与CAN总线收发器U2相接；
CAN总线收发器U2，通过电路防护系统与位于外部的、CAN串行接口相连接；
防护系统，用于对CAN串行接口进行安全防护。
2.如权利要求1所述的CAN串行接口的防护电路，其特征在于，两通道数字光电隔离器U1的VDD1端口，与电源VCC1相接；
两通道数字光电隔离器U1的VDD2端口，与电源VCC2相接；
两通道数字光电隔离器U1的VOA端口，与位于外部的、具有UART通信功能芯片的数据接收端UART_RXD相连接；
两通道数字光电隔离器U1的VIB端口，与位于外部的、具有UART通信功能芯片的数据发送端UART_TXD相连接；
两通道数字光电隔离器U1的VIA端口，与CAN总线收发器U2的RXD端口相连接；
两通道数字光电隔离器U1的VOB端口与CAN总线收发器U2的TXD端口相连；
两通道数字光电隔离器U1的GND1端口，接电源接地端GND1；
两通道数字光电隔离器U1的GND 2端口，接电源接地端GND2；
CAN总线收发器U2的S端口，通过一个电阻R1与电源接地端GND2相接；
CAN总线收发器U2的CANH端口和CAN总线收发器U2的CANL端口，分别与电阻R2的两端相接；
CAN总线收发器U2的VREF端口，通过一个电容C4与电源接地端GND2相接；
CAN总线收发器U2的GDN端口，接电源接地端GND2；
CAN总线收发器U2的VCC端口，与电源VCC2相接。
3.如权利要求2所述的CAN串行接口的防护电路，其特征在于，电源VCC1通过一个电容C1与电线接地端GND1相连接；
电源VCC2通过一个电容C2与电线接地端GND2相连接。
4.如权利要求3所述的CAN串行接口的防护电路，其特征在于，电源VCC2还通过一个电容C3与电线接地端GND2相连接。
5.如权利要求4所述的CAN串行接口的防护电路，其特征在于，电源VCC1，是5V或者3.3V的直流电源；
电源VCC2，是5V的直流电源；
电容C1、C2和C3以及C4，均是0.1uF的陶瓷电容。
6.如权利要求2所述的CAN串行接口的防护电路，其特征在于，电阻R1是10KΩ的电阻；
电阻R2是120Ω的电阻。
7.如权利要求1所述的CAN串行接口的防护电路，其特征在于，防护系统，包括气体放电管G1～G3、快恢复二极管D1～D4，以及瞬态抑制二极管D5；
其中，瞬态抑制二极管D5的一端，与快恢复二极管D1的正极和快恢复二极管D3的正极连接；
瞬态抑制二极管D5的另一端，与快恢复二极管D2的负极和快恢复二极管D4的负极连接；
快恢复二极管D1的负极和快恢复二极管D2的正极，同时与CAN总线收发器U2的CANH端口连接；
快恢复二极管D3的负极和快恢复二极管D4的正极，同时与CAN总线收发器U2的CANL端口连接；
CAN总线收发器U2的CANH端口，通过电阻R3与位于外部的、CAN串行接口上的CAN_H端口相连接；
CAN总线收发器U2的CANL端口，通过电阻R4与位于外部的、CAN串行接口上的CAN_L端口相连接；
其中，气体放电管G1的一端与机壳地PE相连接，另一端分别与电阻R3的一端、气体放电管G2的一端和CAN串行接口上的CAN_H端口相连接；
气体放电管G3的一端与机壳地PE相连接，另一端分别与电阻R4的一端、气体放电管G2的另一端和CAN串行接口上的CAN_L端口相连接。
8.如权利要求7所述的CAN串行接口的防护电路，其特征在于，电阻R3和R4，均是阻值为1Ω的电阻。
9.如权利要求7所述的CAN串行接口的防护电路，其特征在于，快恢复二极管D1、D2、D3和D4，均是型号MURS120T3的快恢复整流二极管；
瞬态抑制二极管D5，均是型号SMBJ6.5CA的瞬态抑制二极管。
10.如权利要求7所述的CAN串行接口的防护电路，其特征在于，气体放电管G1、G2和G3，均是BWF900型号的气体放电管。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202322434333.2U CN221103362U (zh) | 2023-09-08 | 2023-09-08 | 一种can串行接口的防护电路 |
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| CN202322434333.2U Active CN221103362U (zh) | 2023-09-08 | 2023-09-08 | 一种can串行接口的防护电路 |
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2023
- 2023-09-08 CN CN202322434333.2U patent/CN221103362U/zh active Active
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