JP4779661B2 - Communication device - Google Patents
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Description
本発明は、通信装置に関し、通信ネットワークに接続されて他の装置と通信を行う通信装置に関する。 The present invention relates to a communication device, and more particularly to a communication device connected to a communication network and communicating with other devices.
車両においては、車両各部の電子制御装置(以下、「ECU」という)を車内LAN(Local Area Network)と呼ばれる通信ネットワークに接続し、各ECU間で通信を行っている。このような通信ネットワークでは、各ECUにサージ対策回路を設けることが必要になる。 In a vehicle, an electronic control device (hereinafter referred to as “ECU”) of each part of the vehicle is connected to a communication network called an in-vehicle LAN (Local Area Network), and communication is performed between the ECUs. In such a communication network, it is necessary to provide a surge countermeasure circuit in each ECU.
図1は、従来の通信装置の一例の構成図を示す。同図中、ECU10,11それぞれは、CAN(Controllar Area Network)バスを構成する2本のワイヤCAN−H12a,CAN−L12bに接続されている。ECU10の内部において、CAN−H12a,CAN−L12bに接続される端子15a,15bそれぞれはCANトランシーバIC17に接続され、CANトランシーバIC17にはマイクロコンピュータ(マイコン)18が接続されている。
FIG. 1 shows a configuration diagram of an example of a conventional communication apparatus. In the figure, each of the
これと共に、端子15aと接地端子20との間にはツェナーダイオードZD3,ZD4が接続されている。ツェナーダイオードZD3,ZD4は互いにアノードを接続されており、端子15aにおける静電気等の正極性及び負極性のサージをクランプして抑制する。
At the same time, Zener diodes ZD3 and ZD4 are connected between the
また、端子15bと接地端子20との間にはツェナーダイオードZD1,ZD2が接続されている。ツェナーダイオードZD1,ZD2は互いにアノードを接続されており、端子15aにおける静電気等の正極性及び負極性のサージをクランプして抑制する。
Zener diodes ZD1 and ZD2 are connected between the
従来のサージ対策回路は、図2に示すように、接地端子20が接続される接地線23が断線した場合、例えば電源VDDから負荷25、ツェナーダイオードZD2,ZD1(もしくはZD4,ZD3)、CAN−H12a(もしくはCAN−L12b)、ECU11のCANトランシーバICから接地に至る経路で電流が流れ、負荷25が誘導性の場合にはツェナーダイオードZD2もしくはZD4を焼損するおそれがある。この場合、CAN−H12a(もしくはCAN−L12b)の電位は電源VDDとなるため、ECU10だけでなく、CAN−H12a,CAN−L12bに接続されている総てのECU間で通信を行うことができなくなる。
As shown in FIG. 2, in the conventional surge countermeasure circuit, when the
負荷25が誘導性ではなく高抵抗の場合はツェナーダイオードZD2もしくはZD4の焼損のおそれはないものの、電源VDDからCAN−H12aもしくはCAN−L12bへ電流が逆流し続けるため、CAN−H12a,CAN−L12bに接続されている総てのECU間で通信を行うことができなくなり、車両全体に大きな影響を与える。
If the
これまでは、電源VDDが12V電源であることが主流であったので、ツェナーダイオードZD2,ZD4のツェナー電圧を20V程度にしておけば、接地線23が断線した場合に上記のような電源VDDからCAN−H12aもしくはCAN−L12bへの電流の逆流は発生することはない。
Until now, the power supply VDD has been the main power supply of 12V, so if the Zener voltage of the Zener diodes ZD2 and ZD4 is set to about 20V, when the
なお、電源VDDを含めCANトランシーバIC17やマイクロコンピュータ18等の端子は、逆流防止ダイオードが入っており、その降伏電圧も十分に高く、電流の逆流に対しインピーダンスが高くされている。
Note that the terminals such as the
近年、車両では12V電源に加え、より高電圧の別電源や内部で昇圧した電源を利用するECUが増えてきている。この場合にはツェナーダイオードZD2,ZD4のツェナー電圧を20V程度に設定したのでは接地線23が断線した場合に電源VDDからCAN−H12aへの電流の逆流を防止できない。
In recent years, the number of ECUs that use a higher voltage separate power source or a boosted power source in addition to a 12V power source has increased in vehicles. In this case, if the Zener voltage of the Zener diodes ZD2 and ZD4 is set to about 20V, the backflow of the current from the power source VDD to the CAN-H12a cannot be prevented when the
この対策として、ツェナーダイオードZD2,ZD4のツェナー電圧を電源電圧以上に設定すると、サージに対するクランプ電圧も上がってしまい、最悪の場合にはCANトランシーバICの破壊につながる。また、CANトランシーバICのサージ耐圧が十分な場合でもCANトランシーバICの内部を経由してCAN−H12aまたはCAN−L12bに逆流し、この結果、CANトランシーバICを破壊するおそれがある。
As a countermeasure, if the Zener voltage of the Zener diodes ZD2 and ZD4 is set to be equal to or higher than the power supply voltage, the clamp voltage against the surge also increases, and in the worst case, the CAN transceiver IC is destroyed. Further, even if the surge breakdown voltage of the CAN transceiver IC is sufficient, the CAN transceiver IC may flow backward to the CAN-
上記の問題を根本的に解決するためには、図3に示すように接地線23とは別に接地線26を設ける接地線の冗長化、または、図4に示すように小信号用の接地線27とパワー用の接地線28を設ける接地線の冗長化が考えられる。なお、図3の例では接地線23,26は共にパワー用のものを使用する。
In order to fundamentally solve the above problem, the
しかし、図3、図4の例では接地線及び接地用の端子数が増加することによりコストアップとなり、接地線の増加によりラジオノイズの混入が増加するという問題があった。また、図4の例ではダイオードD0の挿入によりパワー用の接地線28が断線した場合に負荷25を通して小信号用の接地線23に大電流が流れることを防止しているが、ダイオードD0があるので小信号用の接地線23とパワー用の接地線28の電位が異なるために精度の低下し、CANトランシーバICやマイクロコンピュータのラッチアップ耐性が低下するという問題があった。
However, in the examples of FIGS. 3 and 4, the cost increases due to the increase in the number of grounding wires and grounding terminals, and there is a problem that radio noise is increased due to the increase in the number of grounding wires. In the example of FIG. 4, when the
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、接地線の冗長化を行うことなく、接地線の断線時にサージ対策回路から通信ネットワークの信号線に電流が逆流することを防止できる通信装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and communication that can prevent a current from flowing backward from a surge countermeasure circuit to a signal line of a communication network when the ground line is disconnected without making the ground line redundant. An object is to provide an apparatus.
本発明の通信装置は、通信ネットワークに接続されて他の装置と通信を行う通信装置において、
2つのツェナーダイオードを順方向が互いに逆向きとなるように直列接続し、前記通信ネットワークの信号線と接地された接地線の間に接続されるサージ対策回路と、
前記接地線を順方向とするダイオードと、前記ダイオードと並列に接続されたキャパシタからなり、前記サージ対策回路と前記接地線の間に接続される逆流防止回路を
有することにより、接地線の冗長化を行うことなく、接地線の断線時にサージ対策回路から通信ネットワークの信号線に電流が逆流することを防止できる。
The communication device of the present invention is a communication device that is connected to a communication network and communicates with other devices.
A surge countermeasure circuit in which two Zener diodes are connected in series so that forward directions are opposite to each other, and connected between a signal line of the communication network and a grounded ground line;
The ground line is made redundant by comprising a diode having the ground line as a forward direction and a capacitor connected in parallel with the diode, and having a backflow prevention circuit connected between the surge countermeasure circuit and the ground line. Therefore, it is possible to prevent the current from flowing backward from the surge countermeasure circuit to the signal line of the communication network when the ground line is disconnected.
前記通信装置において、
前記サージ対策回路は、接続される複数の通信ネットワークそれぞれに対応して複数設け、
前記逆流防止回路は、複数の前記サージ対策回路に対し共通に設けることができる。
In the communication device,
A plurality of the surge countermeasure circuits are provided corresponding to a plurality of connected communication networks,
The backflow prevention circuit can be provided in common for the plurality of surge countermeasure circuits.
本発明によれば、接地線の冗長化を行うことなく、接地線の断線時にサージ対策回路から通信ネットワークの信号線に電流が逆流することを防止できる。 According to the present invention, it is possible to prevent a current from flowing backward from the surge countermeasure circuit to the signal line of the communication network when the ground line is disconnected without making the ground line redundant.
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<逆流防止回路の第1実施形態>
図5は、本発明の通信装置の第1実施形態の回路構成図を示す。同図中、通信装置としてのECU30,31それぞれは、CANバス32を構成する2本のワイヤCAN−H32a,CAN−L32bに接続されている。ECU30の内部において、CAN−H32a,CAN−L32bに接続される端子35a,35bそれぞれはCANトランシーバIC37に接続され、CANトランシーバIC37にはマイクロコンピュータ(マイコン)38が接続されている。
<First Embodiment of Backflow Prevention Circuit>
FIG. 5 shows a circuit configuration diagram of the first embodiment of the communication apparatus of the present invention. In the figure, each of the
これと共に、端子35aとCANトランシーバIC37の接地端子37aとの間にはツェナーダイオードZD3,ZD4が接続されている。ツェナーダイオードZD3,ZD4は互いにアノードを接続されており、端子35aにおける静電気等の正極性及び負極性のサージをクランプして抑制する。
At the same time, Zener diodes ZD3 and ZD4 are connected between the
また、端子35bとCANトランシーバIC37の接地端子37aとの間にはツェナーダイオードZD1,ZD2が接続されている。ツェナーダイオードZD1,ZD2は互いにアノードを接続されており、端子35bにおける静電気等の正極性及び負極性のサージをクランプして抑制する。上記のツェナーダイオードZD1〜ZD4でサージ対策回路が構成されている。
Zener diodes ZD1 and ZD2 are connected between the
さらに、CANトランシーバIC37の接地端子37aと接地端子40との間には逆流防止用のダイオードD1と負のサージ吸収用のキャパシタC1が並列に設けられ、逆流防止回路を構成している。ダイオードD1は接地線を順方向とし、つまり、カソードを接地端子40に接続され、アノードをCANトランシーバIC37の接地端子37aに接続されている。マイクロコンピュータ38の接地端子38aは接地端子40に接続されており、接地端子40には接地線43が接続されている。また、ECU30の外部に負荷45が接続されている。
Further, a backflow prevention diode D1 and a negative surge absorption capacitor C1 are provided in parallel between the
ここで、接地端子40が接続される接地線43が断線した場合、ダイオードD1によって、電源VDDからCAN−H32aもしくはCAN−L32bに電流が流れることが防止されるため、負荷45が誘導性または高抵抗にかかわらず、電源VDDからCAN−H32aもしくはCAN−L32bへの電流の逆流を防止できる。
Here, when the
また、接地線43が断線しておらず、CAN−H32aもしくはCAN−L32bに正極性のサージが印加された場合、正極性のサージはダイオードD1を通して接地線43に流れ、CANトランシーバIC37に影響を与えることはない。CAN−H32aもしくはCAN−L32bに負極性のサージが印加された場合、負極性のサージはキャパシタC1に蓄積され、CAN−H32aもしくはCAN−L32bの電位変動を抑えることができ、CANトランシーバIC37の動作に影響を与えることはない。
If the
ところで、CANトランシーバIC37の接地端子37aにおける接地レベルはダイオードD1の順方向降下電圧VF(約0.6V)分だけ上昇するが、CANトランシーバIC37は接地レベルが多少異なるECU間での通信を想定しているため、順方向降下電圧VF程度の接地レベルの上昇は何ら問題ではない。
By the way, although the ground level at the
負極性のサージに対しては、人体に蓄積される程度の静電気をモデルとしたとき、最悪の場合であっても、キャパシタC1の容量を1μF程度に選定すると、CAN−H32aもしくはCAN−L32bの電位変動を1V以内に抑えることができる。キャパシタC1は負極性のサージを蓄積することで放電したのち、CANトランシーバIC37の消費電流によって充電され、速やかに定常状態に戻るため、負極性のサージが連続して印加されても問題はない。キャパシタC1の容量を1μF、電位変動が1V、CANトランシーバIC37の消費電流が0.1mAであるとすれば、キャパシタC1は10msecで定常状態に復帰する。
For the negative surge, when static electricity accumulated in the human body is modeled, even if it is the worst case, if the capacitance of the capacitor C1 is selected to be about 1 μF, the CAN-H32a or CAN-L32b Potential fluctuation can be suppressed to within 1V. The capacitor C1 is discharged by accumulating negative surges, and then charged by the current consumed by the
なお、接地線43が断線したECU30はいずれ作動不能になるので、正常に動作し続ける必要はなく、ツェナーダイオードZD2,ZD4が焼損しなければ、電源VDDからCAN−H32aもしくはCAN−L32bへ電流が逆流することを防止でき、CAN−H32a,CAN−L32bに接続されている他のECU間の通信を確保でき、車両全体に与える影響を小さくできる。
Since the ECU 30 whose
<逆流防止回路の第2実施形態>
図6は、本発明の通信装置の第2実施形態の回路構成図を示す。同図中、通信装置としてのECU50は、CANバスを構成する2本のワイヤCAN−H51a,CAN−L51bと、別のCANバス52を構成する2本のワイヤCAN−H52a,CAN−L52bに接続されている。ECU50の内部において、CAN−H51a,CAN−L51bに接続される端子55a,55bそれぞれはCANトランシーバIC57に接続され、CAN−H52a,CAN−L52bに接続される端子56a,56bそれぞれはCANトランシーバIC58に接続され、CANトランシーバIC57,58それぞれにはマイクロコンピュータ60が接続されている。
<Second Embodiment of Backflow Prevention Circuit>
FIG. 6 shows a circuit configuration diagram of a second embodiment of the communication apparatus of the present invention. In the figure, an
これと共に、端子55aとCANトランシーバIC57の接地端子57aとの間にはツェナーダイオードZD3,ZD4が接続されている。ツェナーダイオードZD3,ZD4は互いにアノードを接続されており、端子55aにおける静電気等の正極性及び負極性のサージをクランプして抑制する。
At the same time, Zener diodes ZD3 and ZD4 are connected between the terminal 55a and the
また、端子55bとCANトランシーバIC57の接地端子57aとの間にはツェナーダイオードZD1,ZD2が接続されている。ツェナーダイオードZD1,ZD2は互いにアノードを接続されており、端子55bにおける静電気等の正極性及び負極性のサージをクランプして抑制する。上記のツェナーダイオードZD1〜ZD4で第1のサージ対策回路が構成されている。
Zener diodes ZD1 and ZD2 are connected between the terminal 55b and the
また、端子56aとCANトランシーバIC58の接地端子58aとの間にはツェナーダイオードZD7,ZD8が接続されている。ツェナーダイオードZD7,ZD8は互いにアノードを接続されており、端子56aにおける静電気等の正極性及び負極性のサージをクランプして抑制する。
Zener diodes ZD7 and ZD8 are connected between the terminal 56a and the
また、端子56bとCANトランシーバIC58の接地端子58aとの間にはツェナーダイオードZD5,ZD6が接続されている。ツェナーダイオードZD5,ZD6は互いにアノードを接続されており、端子56bにおける静電気等の正極性及び負極性のサージをクランプして抑制する。上記のツェナーダイオードZD5〜ZD8で第2のサージ対策回路が構成されている。
Zener diodes ZD5 and ZD6 are connected between the terminal 56b and the
さらに、CANトランシーバIC57,58の接地端子57a,58aと接地端子62との間には逆流防止用のダイオードD1と負のサージ吸収用のキャパシタC1が並列に設けられ、逆流防止回路を構成している。ダイオードD1は接地線を順方向とし、つまり、カソードを接地端子62に接続され、アノードをCANトランシーバIC57,58の接地端子57a,58aに接続されている。マイクロコンピュータ60の接地端子60aは接地端子62に接続されており、接地端子62には接地線63が接続されている。また、ECU50の外部に負荷65が接続されている。
Further, a backflow prevention diode D1 and a negative surge absorbing capacitor C1 are provided in parallel between the
この第2実施形態では、複数のCANバスそれぞれのサージ対策回路ZD1〜ZD4,ZD5〜ZD8に対し、共通の逆流防止回路D1,C1を設けることで、第1実施形態と同様に、接地線63の断線時にサージ対策回路を介してCAN−H51a,CAN−L51b,CAN−H52a,CAN−L52bに電流が逆流することを防止できる。
In the second embodiment, by providing common backflow prevention circuits D1 and C1 for the surge countermeasure circuits ZD1 to ZD4 and ZD5 to ZD8 of each of the plurality of CAN buses, the
30,31,50 ECU
32a,51a,52a CAN−H
32b,51b,52b CAN−L
35a,35b,55a,55b,56a,56b 端子
37,57,58 CANトランシーバIC
38,60 マイクロコンピュータ
40,62 接地端子
43,63 接地線
45,65 負荷
C1 キャパシタ
D1 ダイオード
ZD1〜ZD8 ツェナーダイオード
30, 31, 50 ECU
32a, 51a, 52a CAN-H
32b, 51b, 52b CAN-L
35a, 35b, 55a, 55b, 56a,
38, 60
Claims (2)
2つのツェナーダイオードを順方向が互いに逆向きとなるように直列接続し、前記通信ネットワークの信号線と接地された接地線の間に接続されるサージ対策回路と、
前記接地線を順方向とするダイオードと、前記ダイオードと並列に接続されたキャパシタからなり、前記サージ対策回路と前記接地線の間に接続される逆流防止回路を
有することを特徴とする通信装置。 In a communication device that communicates with other devices connected to a communication network,
A surge countermeasure circuit in which two Zener diodes are connected in series so that forward directions are opposite to each other, and connected between a signal line of the communication network and a grounded ground line;
A communication apparatus comprising a diode having a forward direction as the ground line and a capacitor connected in parallel with the diode, and having a backflow prevention circuit connected between the surge countermeasure circuit and the ground line.
前記サージ対策回路は、接続される複数の通信ネットワークそれぞれに対応して複数設け、
前記逆流防止回路は、複数の前記サージ対策回路に対し共通に設けたことを特徴とする通信装置。 The communication device according to claim 1.
A plurality of the surge countermeasure circuits are provided corresponding to a plurality of connected communication networks,
The communication device, wherein the backflow prevention circuit is provided in common for the plurality of surge countermeasure circuits.
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