專利名稱：一種具有電氣隔離功能的can總線接口電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及總線接口電路，特別是一種具有電氣隔離功能的CAN總線接口電路。
背景技術(shù)：
CAN (Controller Area Network)總線又稱控制局域網(wǎng)絡(luò)，最早由德國BOSCH公司推出，用于汽車內(nèi)部測量與執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通信，CAN總線已被公認為幾種最有前途的現(xiàn)場總線之一。其總線規(guī)范已被ISO國際標準組織制訂為國際標準。CAN總線的主要優(yōu)點為多主控制工作方式，可以很方便地構(gòu)成多機備份系統(tǒng)；可以點對點、點對多點及廣播方式收發(fā)數(shù)據(jù)，通信速率最高可達到IMb/s (此時通信數(shù)據(jù)最長為40m)，實際節(jié)點數(shù)可達110個，直接通信距離最遠可達IOkm (速率5kB/s以下);CAN網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點可分為不同的優(yōu)先級，以滿足不同的實時要求；采用非破壞性仲裁技術(shù)，能夠有效地避免總線沖沖突；用短幀結(jié)構(gòu)，每一幀的有效字節(jié)數(shù)為8個，短幀傳輸時間短、受干擾概率小、重發(fā)時間短，每幀信息都有CRC校驗及其他驗錯措施，可保證數(shù)據(jù)的低出錯率；通信介質(zhì)可為雙絞線、同軸電纜或光纖，選擇靈活；總線節(jié)點在錯誤嚴重的情況下，具有自動關(guān)閉輸出功能，以使總線上其他節(jié)點的操作不受影響。目前，CAN總線成為比較常用的現(xiàn)場總線之一，但由于一些現(xiàn)場情況十分復(fù)雜，各節(jié)點之間存在很高的共模電壓，雖然CAN接口采用的是差分傳輸方式，具有一定的抗共模干擾的能力，但當共模電壓超過CAN驅(qū)動器的極限接收電壓時，CAN驅(qū)動器就無法正常工作了，嚴重時甚至?xí)龤酒蛢x器設(shè)備，因此，為了適應(yīng)強干擾環(huán)境或是高的性能要求，必須對CAN總線各通信節(jié)點實行電氣隔離。常用的CAN總線隔離方法是采用光電耦合器技術(shù)，使用光束來隔離和保護檢測電路，以及在高壓和低壓電氣環(huán)境之間提供一個安全接口，但是光電耦合電路較復(fù)雜，不適于井下等場合的儀器設(shè)備的總線傳輸。

實用新型內(nèi)容本實用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種簡單可靠的具有電氣隔離功能的CAN總線接口電路。本實用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是一種具有電氣隔離功能的CAN總線接口電路，包括CAN總線控制器、CAN總線收發(fā)器以及第一工作電源，所述第一工作電源向所述CAN總線控制器及與所述CAN總線控制器連接的設(shè)備供電，還包括與所述第一工作電源相互電氣隔離的第二工作電源以及數(shù)字信號隔離器，所述CAN總線收發(fā)器的電源輸入端和接地端分別與所述第二工作電源的相對應(yīng)端相連，所述數(shù)字信號隔離器包括A、B兩組相互電氣隔離的信號輸入/輸出端、電源輸入端和接地端，其中A組的信號輸入/輸出端與所述CAN總線控制器相連，A組的電源輸入端和接地端分別與所述第一工作電源的相對應(yīng)端相連組的信號輸入/輸出端與所述CAN總線收發(fā)器相連，B組的電源輸入端和接地端分別與所述第二工作電源的相對應(yīng)端相連。[0006]所述CAN總線收發(fā)器的電源輸入端和接地端之間接有第一電容Cl。所述數(shù)字信號隔離器為雙通道數(shù)字信號隔離器。所述雙通道數(shù)字信號隔離器為IS07221C型數(shù)字信號隔離器。所述第二工作電源包括線性電源芯片。所述線性電源芯片為NCV1117ST33T3型線性電源芯片。本實用新型具有的優(yōu)點和積極效果是本實用新型采用IS07221C等數(shù)字信號隔離器，結(jié)構(gòu)簡單，PCB布局更加便利，在芯片上制成隔離欄柵分開的邏輯輸入和輸出緩沖器，提供高達4000V的電流隔離.與隔離電源聯(lián)合使用，能阻止高電壓，隔離接地，并且在數(shù)據(jù)總線上防止噪聲電流或者其它電路進入本地接地和干擾或者損壞敏感電路。由于沒有光電耦合器中影響效率的光電轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，所以具有比光電耦合器更高的數(shù)據(jù)傳輸速率、時序精度和瞬態(tài)共模抑制能力。而且IS07221C等數(shù)字信號隔離器能在同一芯片內(nèi)提供正向和反向通信通道，這樣就可以使得信號的傳輸方向更加靈活，簡化了芯片間的硬件連接線路。

圖1為本實用新型的電氣原理圖；圖2為本實用新型中第二電源的電氣原理圖。圖中C1、第一電容。
具體實施方式
為能進一步了解本實用新型的發(fā)明內(nèi)容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下請參閱圖1和圖2，一種具有電氣隔離功能的CAN總線接口電路，包括CAN總線控制器、CAN總線收發(fā)器以及第一工作電源，所述第一工作電源向所述CAN總線控制器及與所述CAN總線控制器連接的設(shè)備供電，還包括與所述第一工作電源相互電氣隔離的第二工作電源以及數(shù)字信號隔離器，所述CAN總線收發(fā)器的電源輸入端和接地端分別與所述第二工作電源的相對應(yīng)端相連，即所述CAN總線收發(fā)器的電源輸入端與所述第二工作電源的輸出端相連；所述CAN總線收發(fā)器的接地端與所述第二工作電源的接地端相連，所述數(shù)字信號隔離器包括A、B兩組相互電氣隔離的信號輸入/輸出端、電源輸入端和接地端，其中A組的信號輸入/輸出端與所述CAN總線控制器相連，A組的電源輸入端和接地端分別與所述第一工作電源的相對應(yīng)端相連，即A組的電源輸入端與所述第一工作電源的輸出端相連；所述A組的接地端與所述第一工作電源的接地端相連；B組的信號輸入/輸出端與所述CAN總線收發(fā)器相連，B組的電源輸入端和接地端分別與所述第二工作電源的相對應(yīng)端相連，即B組的電源輸入端與所述第二工作電源的輸出端相連；所述B組的接地端與所述第二工作電源的接地端相連。如圖1所述，A組的電源輸入端+3. 3與所述第一工作電源的輸出端+3. 3相連；所述A組的接地端與所述第一工作電源的接地端相連；B組的電源輸入端Vb與所述第二工作電源的輸出端Vb相連；所述B組的接地端Gb與所述第二工作電源的接地端Gb相連。所述CAN總線收發(fā)器的電源輸入端和接地端之間可接有第一電容Cl。[0018]所述數(shù)字信號隔離器可為雙通道數(shù)字信號隔離器；所述雙通道數(shù)字信號隔離器可選IS07221C型數(shù)字信號隔離器。所述第二工作電源可包括線性電源芯片；所述線性電源芯片可選NCV1117ST33T3型線性電源芯片。IS07221是一個雙通道數(shù)字隔離器。為了使PCB布局更加便利，通道都是面向相反的方向，其具有由TI的二氧化硅(Si02)隔離欄柵分開的邏輯輸入和輸出緩沖器，提供高達4000V的電流隔離。與隔離電源聯(lián)合使用，這個設(shè)備能阻止高電壓，隔離接地，并且在數(shù)據(jù)總線上防止噪聲電流或者其它電路進入本地接地和干擾或者損壞敏感電路。一個二進制輸入信號經(jīng)調(diào)節(jié)，翻譯成平衡信號，然后由電容隔離欄柵進行區(qū)分。通過隔離欄柵后，一個差動比較器接收到邏輯信息，然后相應(yīng)地設(shè)定或重置一個觸發(fā)器和輸出電路。周期性更新脈沖也會通過欄柵發(fā)送，以確保設(shè)置正確的DC級別。如果在每4US內(nèi)沒有接收到這個DC刷新脈沖，則這個輸入就被假定為沒被供電或者沒有被正常驅(qū)動，并且這個故障自動保險電路將輸出驅(qū)動至一個邏輯高能狀態(tài)。這個小電容和結(jié)果時間持續(xù)提供信號速率在OMbps (dc)到150Mbps間的快速運行。一條線路的信號傳輸速率是用每秒鐘的電壓轉(zhuǎn)換次數(shù)來表示的，單位為bps (每秒位數(shù))A-，B- and C-選項設(shè)備有TTL輸入閥值和一個輸入端噪音過濾器，這能夠防止瞬時脈沖通過設(shè)備的輸出端。M選項設(shè)備具有CMOSVCC/2個輸入閥值并且沒有輸入噪音過濾和額外的傳播延遲。這個設(shè)備要求3. 3V, 5V兩個供電電壓，或者任一組合。當采用一個3. 3V電源來供電并且所有的輸出都是4-mA CMOS時，所有的輸入均可容許5V電壓。IS07221針對環(huán)境溫度在-55° C到175° C間的操作。本實用新型為采用IS07221C作為隔離芯片設(shè)計的具有電氣隔離功能的井下儀器總線接口電路。電路中，CAN總線的兩路信號，通過IS07221C隔離芯片后進入CAN收發(fā)器芯片。IS07221C芯片一側(cè)的電源(1、4腳)和與其連接的單片機的電源一致，而其另一側(cè)的電源(8、5腳)則是獨立的電源，這樣才能有隔離的效果。CAN收發(fā)器芯片的電源和IS07221C芯片另一側(cè)的電源(8、5腳)一致。這樣，輸出的CAN總線的輸入及輸出就被隔離開來了。作為隔離電路的電源，是通過線性電源芯片NCV1117ST33T3來得到的。其輸入選擇的是5V電源，該電源應(yīng)該與提供給單片機的電源也是相互隔離的。盡管上面結(jié)合附圖對本實用新型的優(yōu)選實施例進行了描述，但是本實用新型并不局限于上述的具體實施方式
，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實用新型的啟示下，在不脫離本實用新型宗旨和權(quán)利要求所保護的范圍情況下，還可以做出很多形式，這些均屬于本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種具有電氣隔離功能的CAN總線接口電路，包括CAN總線控制器、CAN總線收發(fā)器以及第一工作電源，所述第一工作電源向所述CAN總線控制器及與所述CAN總線控制器連接的設(shè)備供電，其特征在于，還包括與所述第一工作電源相互電氣隔離的第二工作電源以及數(shù)字信號隔離器，所述CAN總線收發(fā)器的電源輸入端和接地端分別與所述第二工作電源的相對應(yīng)端相連，所述數(shù)字信號隔離器包括A、B兩組相互電氣隔離的信號輸入/輸出端、電源輸入端和接地端，其中A組的信號輸入/輸出端與所述CAN總線控制器相連，A組的電源輸入端和接地端分別與所述第一工作電源的相對應(yīng)端相連組的信號輸入/輸出端與所述CAN總線收發(fā)器相連，B組的電源輸入端和接地端分別與所述第二工作電源的相對應(yīng)端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有電氣隔離功能的CAN總線接口電路，其特征在于，所述CAN總線收發(fā)器的電源輸入端和接地端之間接有第一電容(Cl)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有電氣隔離功能的CAN總線接口電路，其特征在于，所述數(shù)字信號隔離器為雙通道數(shù)字信號隔離器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有電氣隔離功能的CAN總線接口電路，其特征在于，所述雙通道數(shù)字信號隔離器為IS07221C型數(shù)字信號隔離器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有電氣隔離功能的CAN總線接口電路，其特征在于，所述第二工作電源包括線性電源芯片。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有電氣隔離功能的CAN總線接口電路，其特征在于，所述線性電源芯片為NCV1117ST33T3型線性電源芯片。
專利摘要本實用新型公開了一種具有電氣隔離功能的CAN總線接口電路，包括總線控制器、總線收發(fā)器和第一工作電源，以及與第一工作電源相互電氣隔離的第二工作電源以及數(shù)字信號隔離器，CAN總線收發(fā)器的電源輸入端和接地端分別與第二工作電源的相應(yīng)端相連，數(shù)字信號隔離器包括A、B兩組相互電氣隔離的信號輸入/輸出端、電源輸入端和接地端，其中A組的信號輸入/輸出端與CAN總線控制器相連，A組的電源輸入端和接地端分別與第一工作電源的相應(yīng)端相連；B組的信號輸入/輸出端與CAN總線收發(fā)器相連，B組的電源輸入端和接地端分別與第二工作電源的相應(yīng)端相連。本實用新型具有比光電耦合器更高的數(shù)據(jù)傳輸速率、時序精度和瞬態(tài)共模抑制能力。
文檔編號G06F13/40GK202904571SQ20122061113
公開日2013年4月24日 申請日期2012年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月16日
發(fā)明者李鵬 申請人:天津市泰華科技有限公司