一種用於電動助力轉向的CANFD網關電路的製作方法

2023-06-08 09:32:21

本發明涉及電路技術領域，具體的講是一種用於電動助力轉向的CANFD網關電路。

背景技術：

EPS系統主要包含了驅動單元、上管柱、中間軸和機械轉向器四個部分，而網關就是作為連接EPS系統和整車網絡的中間裝置。目前車輛中的網關均是採用分區專管的電路進行連接反饋，這樣做極大的增加了車輛中電路的布局，而且容易出現電源溫度過高被燒壞的情況，一旦電源被燒壞就會造成整車網絡與EPS系統的脫節，導致車輛癱瘓，威脅行車安全。

為此本發明設計了一種整合的具有檢測電源溫度保護電源的功能的CANFD網關電路。

技術實現要素：

本發明突破了現有技術的難題，設計了一種整合的具有檢測電源溫度保護電源的功能的CANFD網關電路。

為了達到上述目的，本發明設計了一種用於電動助力轉向的CANFD網關電路，包括：MCU最小系統電路、EMC濾波電路、電源電路、CAN通訊電路、電源反接保護電路、溫度檢測電路，其特徵在於：MCU最小系統電路分別與電源電路、溫度檢測電路、CAN通訊電路相連，電源電路又分為2路分別與CAN通訊電路、電源反接保護電路相連，電源反接保護電路還與 EMC濾波電路、CAN通訊電路相連，EMC濾波電路與CAN通訊電路相連。

所述MCU最小系統電路由主電路板、晶振電路、MCU調試接口電路和電源濾波電路組成，主電路板的其中主電路板的JP0 TDI、JP1 TDO、JP2 TCK、JP5 TRDY埠分別與MCU調試接口電路相連，主電路板的EVCC、AVCC埠分別連接有電源濾波電路，主電路板的X1、X2埠與晶振電路相連，主電路板的RESET接口分為2路分別與電源電路、MCU調試接口電路相連，主電路板的TXD1、RXD1、TXD2、RXD2、TJA1145 SOMI1、TJA1145 SIMO1、TJA1145 CLK1、TJA1145 SCSN1、TJA1051 S1、TJA1051 S2、TJA1145 SCSN2、TJA1145 SIMO2、TJA1145 CLK2、TJA1145 SOMI2埠與CAN通訊電路相連，主電路板的MCUTemp埠與溫度檢測電路相連，主電路板的AWOVSS埠分為2路分別與地面、電容C34的一端相連，電容C34的另一端則與主電路板的AWOVAL埠相連，主電路板的EVSS埠接地，主電路板的A0VSS埠也接地，主電路板的ISOVSS埠分為2路分別與地面、電容C33的一端相連，電容C33的另一端與主電路板的ISOVCL埠相連，主電路板的FLMD0分為2路分別與電阻R4的一端、MCU調試接口電路相連，電阻R4的另一端接地。

所述晶振電路由電容C35、電容C36和晶振Y1組成，晶振Y1的一端分為2路分別與主電路板的X2埠、電容C35的一端相連，晶振Y1的另一端分為2路分別與主電路板的X1埠、電容C36的一端相連，電容C35的另一端與電容C36的另一端相連並接地。

所述MCU調試接口電路中的調試電路板的TCK/FPCK埠與主電路板的JP2 TCK埠相連，調試電路板的TDO/FPDT埠與主電路板的JP1 TDO埠相連，調試電路板的TDI/FPDT埠分為2路分別與主電路板的JP0 TDI埠、預留電阻R15的一端相連，預留電阻R15的另一端接地，調試電路板的RDY埠與主電路板的JP5 TRDY埠相連，調試電路板的RESET埠與主電路板的RESET埠相連，調試電路板的GND埠接地，調試電路板的FLMD0埠與主電路板的FLMD0埠相連，調試電路板的VDD埠與5v電源相連。

所述電源濾波電路中AVCC埠分為9路分別與主電路板的AVCC埠、5v電源、電容C23的一端、主電路板的EVCC埠、電容C26的一端、電容C27的一端、電容C28的一端、電容C24的一端，電容C25的一端相連，電容C23的另一端與地面相連，電容C26的另一端分為5路分別與地面、電容C27的另一端，電容C28的另一端、電容C24的另一端、電容C25的另一端相連。

所述EMC濾波電路中電感L1的一端分為5路，分別與電容C2的一端、電容C3的一端、電容C4的一端、電容C5的一端、CAN通訊電路相連，電容C2的另一端與電容C16的一端相連，電容C3的另一端與電容C17的一端相連，電容C4的另一端與電容C18的一端相連，電容C5的另一端與電容C11的另一端相連，電感L1的另一端分為5路，分別與電容C6的一端、電容C7的一端、電容C8的一端、電解電容C9的一端、電源反接保護電路相連，電容C6的另一端與電容C12的一端相連，電容C7的另一端與電容C13的一端相連，電容C8的另一端與電容C14的一端相連，點解電容C9的另一端分為9路分別與地面、電容C14的另一端、電容C13的另一端、電容C12的另一端、電容C11的另一端、電容C18的另一端、電容C17的另一端、電容C16的另一端、CAN通訊電路相連。

所述電源電路中電源晶片的RESET埠分為2路，分別與MCU最小系統電路的RESET埠、電阻R1的一端相連，電阻R1的另一端與5v電源相連，電源晶片的DELAY埠與電容C10的一端相連，電容C10的另一端接地，電源晶片的VOUT埠分為2路，分別與5v電源、電容C15的一端相連，電容C15的另一端分為2路分別與地面、電源晶片的GND1埠相連，電源晶片的VIN埠分為2路，分別與電源反接保護電路、電容C1的一端相連，電容C1的另一端接地，電源晶片的EN埠，分為2路分別與電阻R2的一端、電阻R3的一端相連，電阻R2的另一端與電源反接保護電路相連，電阻R3的另一端與CAN通訊電路相連，電源晶片的GND2埠接地。

所述CAN通訊電路由次電路一、次電路二和接插件組成，次電路一的一端與MCU最小系統電路相連，次電路一的另一端與接插件的CAN1 H埠、CAN1 L埠相連，次電路二的一端與MCU最小系統電路相連，次電路二的另一端與接插件的CAN2 H埠、CAN2 L埠相連，接插件的KL15 IN埠分為2路分別與EMC濾波電路、接插件的KL15 OUT埠相連，接插件的KL31埠也和EMC濾波電路相連。

所述次電路一中電路晶片一的BAT埠與電源反接保護電路相連，電路晶片一的TXD埠分為2路分別與測試點TP3、MCU最小系統電路中主電路板的TXD1埠相連，電路晶片一的RXD埠分為2路分別與測試點TP2、MCU最小系統電路中主電路板的RXD1相連，電路晶片一的SCSN埠分為2路分別與電阻R9的一端，電阻R10的一端相連，電阻R9的另一端與MCU最小系統電路中主電路板的TJA1145 SCSN1埠相連，電阻R10 的另一端與MCU最小系統電路中主電路板的TJA1051 S1埠相連，電路晶片一的SCK埠與MCU最小系統電路中主電路板的TJA11475 CLK1埠相連，電路晶片一的SDO埠與MCU最小系統電路中主電路板的TJA1145 SOMI1埠相連，電路晶片一的SDI埠分為2路，分別與電阻R13的一端、電阻R14的一端相連，電阻R13的另一端與MCU最小系統電路中主電路板的TJA1145 SIMO1相連，電阻R14的另一端與5v電源相連，電路晶片一的VCC埠與5v電源相連，電路晶片一的GND埠接地，電路晶片一的WAKE埠分為2路分別與電阻R5的一端、電阻R8的一端相連，電阻R5的另一端與5v電源相連，電阻R8的另一端接地，電路晶片一的CANH埠分為2路，分別與測試點TP4、共模電感L2的3腳相連，共模電感L2的2腳分為5路分別與電阻R6的一端，電容C19的一端、測試點TP1、靜電防護二極體U4的1腳、接插件的CAN1 H埠相連，電容C19的另一端接地，電阻R6的另一端與電阻R7的一端相連，電阻R7的另一端分為2路分別與電容C21的一端、電阻R12的一端相連，電容C21的另一端接地，電阻R12的另一端與電阻R11的一端相連，電阻R11的另一端分為5路分別與共模電感L2的1腳、電容C22的一端、測試點TP6、靜電防護二極體U4的2腳、接插件的CAN1 L埠相連，電容C22的另一端接地，靜電防護二極體U4的3腳接地，共模電感L2的4腳與測試點TP5、電路晶片一的CANL埠相連接，電路晶片一的VIO埠與5v電源相連，5v電源與電容C20串聯之後接地。

所述次電路二中電路晶片二中的BAT埠與電源反接保護電路相連，電路晶片二中的TXD埠分為兩路分別與測試點TP9、MCU最小系統電路中主電路板的TXD2相連，電路晶片二的RXD埠分為2路分別與測試點TP8、MCU最小系統電路中主電路板的RXD2相連，電路晶片二的SCSN埠分為2路分別與電阻R20的一端，電阻R21的一端相連，電阻R20的另一端與MCU最小系統電路中主電路板的TJA1145 SCSN2埠相連，電阻R21 的另一端與MCU最小系統電路中主電路板的TJA1051 S2埠相連，電路晶片二的SCK埠與MCU最小系統電路中主電路板的TJA11475 CLK2埠相連，電路晶片二的SDO埠與MCU最小系統電路中主電路板的TJA1145 SOMI2埠相連，電路晶片二的SDI埠分為2路，分別與電阻R24的一端、電阻R25的一端相連，電阻R24的另一端與MCU最小系統電路中主電路板的TJA1145 SIMO2相連，電阻R25的另一端與5v電源相連，電路晶片二的VCC埠與5v電源相連，電路晶片二的GND埠接地，電路晶片二的EN PWR埠與電源電路相連，電路晶片二的WAKE埠分為2路分別與電阻R16的一端、電阻R19的一端相連，電阻R16的另一端與5v電源相連，電阻R19的另一端接地，電路晶片一的CANH埠分為2路，分別與測試點TP10、共模電感L3的3腳相連，共模電感L3的2腳分為5路分別與電阻R17的一端，電容C29的一端、測試點TP7、靜電防護二極體U6的1腳、接插件的CAN2 H埠相連，電容C29的另一端接地，電阻R17的另一端與電阻R18的一端相連，電阻R18的另一端分為2路分別與電容C31的一端、電阻R23的一端相連，電容C31的另一端接地，電阻R23的另一端與電阻R22的一端相連，電阻R22的另一端分為5路分別與共模電感L3的1腳、電容C32的一端、測試點TP12、靜電防護二極體U6的2腳、接插件的CAN2 L埠相連，電容C32的另一端接地，靜電防護二極體U6的3腳接地，共模電感L3的4腳與測試點TP11、電路晶片二的CANL埠相連接，電路晶片二的VIO埠與5v電源相連，5v電源與電容C30串聯之後接地。

所述電源反接保護電路由二極體D1和TVS二極體D2組成，二極體D1的陽極與EMC濾波電路相連，二極體D1的陰極分為3路，分別與TVS二級管D2的陰極、電源電路、CAN通訊電路相連，TVS二極體D2的陽極接地。

所述溫度檢索電路中電容C37的一端分為4路分別與電阻R26的一端、電阻R27的一端、熱敏電阻NTC1的一端、MCU最小系統電路中主電路板的MCU Temp埠相連，電阻R26的另一端與MCU最小系統電路中主電路板的AVCC埠相連，熱敏電阻NTC1的另一端分為3路分別與地面、電阻R27的另一端、電容C37的另一端相連。

所述主電路板的型號為瑞薩RH850F1K系列。

所述電源晶片的型號為TPS7B6750QPWPR。

所述接插件為TJA1145晶片。

本發明與現有技術相比，採用溫度檢測電路監測整個電路中的溫度信息，同時設計了電源反接保護電路，防止了電壓對網關硬體電路的衝擊破壞，本發明對整個網關電路進行了集成與改進，使其可以方便的應用在各種類型的汽車中。

附圖說明

圖1為本發明中的MCU最小系統電路。

圖2為本發明中的EMC濾波電路。

圖3為本發明中的電源電路。

圖4為本發明中的CAN通訊電路。

圖5為本發明中的電源反接保護電路。

圖6為本發明中的溫度檢測電路。

圖7為本發明在具體實施中的連結示意圖。

具體實施方式

結合附圖對本發明做進一步描述。

參見圖1~圖7，本發明設計了一種用於電動助力轉向的CANFD網關電路，包括：MCU最小系統電路、EMC濾波電路、電源電路、CAN通訊電路、電源反接保護電路、溫度檢測電路，MCU最小系統電路分別與電源電路、溫度檢測電路、CAN通訊電路相連，電源電路又分為2路分別與CAN通訊電路、電源反接保護電路相連，電源反接保護電路還與 EMC濾波電路、CAN通訊電路相連，EMC濾波電路與CAN通訊電路相連。

本發明中MCU最小系統電路由主電路板、晶振電路、MCU調試接口電路和電源濾波電路組成，主電路板的其中主電路板的JP0 TDI、JP1 TDO、JP2 TCK、JP5 TRDY埠分別與MCU調試接口電路相連，主電路板的EVCC、AVCC埠分別連接有電源濾波電路，主電路板的X1、X2埠與晶振電路相連，主電路板的RESET接口分為2路分別與電源電路、MCU調試接口電路相連，主電路板的TXD1、RXD1、TXD2、RXD2、TJA1145 SOMI1、TJA1145 SIMO1、TJA1145 CLK1、TJA1145 SCSN1、TJA1051 S1、TJA1051 S2、TJA1145 SCSN2、TJA1145 SIMO2、TJA1145 CLK2、TJA1145 SOMI2埠與CAN通訊電路相連，主電路板的MCUTemp埠與溫度檢測電路相連，主電路板的AWOVSS埠分為2路分別與地面、電容C34的一端相連，電容C34的另一端則與主電路板的AWOVAL埠相連，主電路板的EVSS埠接地，主電路板的A0VSS埠也接地，主電路板的ISOVSS埠分為2路分別與地面、電容C33的一端相連，電容C33的另一端與主電路板的ISOVCL埠相連，主電路板的FLMD0分為2路分別與電阻R4的一端、MCU調試接口電路相連，電阻R4的另一端接地。

本發明中晶振電路由電容C35、電容C36和晶振Y1組成，晶振Y1的一端分為2路分別與主電路板的X2埠、電容C35的一端相連，晶振Y1的另一端分為2路分別與主電路板的X1埠、電容C36的一端相連，電容C35的另一端與電容C36的另一端相連並接地。

所述MCU調試接口電路中的調試電路板的TCK/FPCK埠與主電路板的JP2 TCK埠相連，調試電路板的TDO/FPDT埠與主電路板的JP1 TDO埠相連，調試電路板的TDI/FPDT埠分為2路分別與主電路板的JP0 TDI埠、預留電阻R15的一端相連，預留電阻R15的另一端接地，調試電路板的RDY埠與主電路板的JP5 TRDY埠相連，調試電路板的RESET埠與主電路板的RESET埠相連，調試電路板的GND埠接地，調試電路板的FLMD0埠與主電路板的FLMD0埠相連，調試電路板的VDD埠與5v電源相連。

本發明中電源濾波電路中AVCC埠分為9路分別與主電路板的AVCC埠、5v電源、電容C23的一端、主電路板的EVCC埠、電容C26的一端、電容C27的一端、電容C28的一端、電容C24的一端，電容C25的一端相連，電容C23的另一端與地面相連，電容C26的另一端分為5路分別與地面、電容C27的另一端，電容C28的另一端、電容C24的另一端、電容C25的另一端相連。

本發明中EMC濾波電路中電感L1的一端分為5路，分別與電容C2的一端、電容C3的一端、電容C4的一端、電容C5的一端、CAN通訊電路相連，電容C2的另一端與電容C16的一端相連，電容C3的另一端與電容C17的一端相連，電容C4的另一端與電容C18的一端相連，電容C5的另一端與電容C11的另一端相連，電感L1的另一端分為5路，分別與電容C6的一端、電容C7的一端、電容C8的一端、電解電容C9的一端、電源反接保護電路相連，電容C6的另一端與電容C12的一端相連，電容C7的另一端與電容C13的一端相連，電容C8的另一端與電容C14的一端相連，點解電容C9的另一端分為9路分別與地面、電容C14的另一端、電容C13的另一端、電容C12的另一端、電容C11的另一端、電容C18的另一端、電容C17的另一端、電容C16的另一端、CAN通訊電路相連。

所述電源電路中電源晶片的RESET埠分為2路，分別與MCU最小系統電路的RESET埠、電阻R1的一端相連，電阻R1的另一端與5v電源相連，電源晶片的DELAY埠與電容C10的一端相連，電容C10的另一端接地，電源晶片的VOUT埠分為2路，分別與5v電源、電容C15的一端相連，電容C15的另一端分為2路分別與地面、電源晶片的GND1埠相連，電源晶片的VIN埠分為2路，分別與電源反接保護電路、電容C1的一端相連，電容C1的另一端接地，電源晶片的EN埠，分為2路分別與電阻R2的一端、電阻R3的一端相連，電阻R2的另一端與電源反接保護電路相連，電阻R3的另一端與CAN通訊電路相連，電源晶片的GND2埠接地。

所述CAN通訊電路由次電路一、次電路二和接插件組成，次電路一的一端與MCU最小系統電路相連，次電路一的另一端與接插件的CAN1 H埠、CAN1 L埠相連，次電路二的一端與MCU最小系統電路相連，次電路二的另一端與接插件的CAN2 H埠、CAN2 L埠相連，接插件的KL15 IN埠分為2路分別與EMC濾波電路、接插件的KL15 OUT埠相連，接插件的KL31埠也和EMC濾波電路相連。

本發明中次電路一中電路晶片一的BAT埠與電源反接保護電路相連，電路晶片一的TXD埠分為2路分別與測試點TP3、MCU最小系統電路中主電路板的TXD1埠相連，電路晶片一的RXD埠分為2路分別與測試點TP2、MCU最小系統電路中主電路板的RXD1相連，電路晶片一的SCSN埠分為2路分別與電阻R9的一端，電阻R10的一端相連，電阻R9的另一端與MCU最小系統電路中主電路板的TJA1145 SCSN1埠相連，電阻R10 的另一端與MCU最小系統電路中主電路板的TJA1051 S1埠相連，電路晶片一的SCK埠與MCU最小系統電路中主電路板的TJA11475 CLK1埠相連，電路晶片一的SDO埠與MCU最小系統電路中主電路板的TJA1145 SOMI1埠相連，電路晶片一的SDI埠分為2路，分別與電阻R13的一端、電阻R14的一端相連，電阻R13的另一端與MCU最小系統電路中主電路板的TJA1145 SIMO1相連，電阻R14的另一端與5v電源相連，電路晶片一的VCC埠與5v電源相連，電路晶片一的GND埠接地，電路晶片一的WAKE埠分為2路分別與電阻R5的一端、電阻R8的一端相連，電阻R5的另一端與5v電源相連，電阻R8的另一端接地，電路晶片一的CANH埠分為2路，分別與測試點TP4、共模電感L2的3腳相連，共模電感L2的2腳分為5路分別與電阻R6的一端，電容C19的一端、測試點TP1、靜電防護二極體U4的1腳、接插件的CAN1 H埠相連，電容C19的另一端接地，電阻R6的另一端與電阻R7的一端相連，電阻R7的另一端分為2路分別與電容C21的一端、電阻R12的一端相連，電容C21的另一端接地，電阻R12的另一端與電阻R11的一端相連，電阻R11的另一端分為5路分別與共模電感L2的1腳、電容C22的一端、測試點TP6、靜電防護二極體U4的2腳、接插件的CAN1 L埠相連，電容C22的另一端接地，靜電防護二極體U4的3腳接地，共模電感L2的4腳與測試點TP5、電路晶片一的CANL埠相連接，電路晶片一的VIO埠與5v電源相連，5v電源與電容C20串聯之後接地。

本發明中次電路二中電路晶片二中的BAT埠與電源反接保護電路相連，電路晶片二中的TXD埠分為兩路分別與測試點TP9、MCU最小系統電路中主電路板的TXD2相連，電路晶片二的RXD埠分為2路分別與測試點TP8、MCU最小系統電路中主電路板的RXD2相連，電路晶片二的SCSN埠分為2路分別與電阻R20的一端，電阻R21的一端相連，電阻R20的另一端與MCU最小系統電路中主電路板的TJA1145 SCSN2埠相連，電阻R21 的另一端與MCU最小系統電路中主電路板的TJA1051 S2埠相連，電路晶片二的SCK埠與MCU最小系統電路中主電路板的TJA11475 CLK2埠相連，電路晶片二的SDO埠與MCU最小系統電路中主電路板的TJA1145 SOMI2埠相連，電路晶片二的SDI埠分為2路，分別與電阻R24的一端、電阻R25的一端相連，電阻R24的另一端與MCU最小系統電路中主電路板的TJA1145 SIMO2相連，電阻R25的另一端與5v電源相連，電路晶片二的VCC埠與5v電源相連，電路晶片二的GND埠接地，電路晶片二的EN PWR埠與電源電路相連，電路晶片二的WAKE埠分為2路分別與電阻R16的一端、電阻R19的一端相連，電阻R16的另一端與5v電源相連，電阻R19的另一端接地，電路晶片一的CANH埠分為2路，分別與測試點TP10、共模電感L3的3腳相連，共模電感L3的2腳分為5路分別與電阻R17的一端，電容C29的一端、測試點TP7、靜電防護二極體U6的1腳、接插件的CAN2 H埠相連，電容C29的另一端接地，電阻R17的另一端與電阻R18的一端相連，電阻R18的另一端分為2路分別與電容C31的一端、電阻R23的一端相連，電容C31的另一端接地，電阻R23的另一端與電阻R22的一端相連，電阻R22的另一端分為5路分別與共模電感L3的1腳、電容C32的一端、測試點TP12、靜電防護二極體U6的2腳、接插件的CAN2 L埠相連，電容C32的另一端接地，靜電防護二極體U6的3腳接地，共模電感L3的4腳與測試點TP11、電路晶片二的CANL埠相連接，電路晶片二的VIO埠與5v電源相連，5v電源與電容C30串聯之後接地。

本發明中電源反接保護電路由二極體D1和TVS二極體D2組成，二極體D1的陽極與EMC濾波電路相連，二極體D1的陰極分為3路，分別與TVS二級管D2的陰極、電源電路、CAN通訊電路相連，TVS二極體D2的陽極接地。

本發明中溫度檢索電路中電容C37的一端分為4路分別與電阻R26的一端、電阻R27的一端、熱敏電阻NTC1的一端、MCU最小系統電路中主電路板的MCU Temp埠相連，電阻R26的另一端與MCU最小系統電路中主電路板的AVCC埠相連，熱敏電阻NTC1的另一端分為3路分別與地面、電阻R27的另一端、電容C37的另一端相連。

本發明中主電路板的型號為瑞薩RH850F1K系列，安全等級為ASILB，最高主頻為120MHz，具有6個CAN通道，支持CANFD功能，最高通訊速率可達5Mbps，AD採樣精度12bit，並且具有硬體安全模塊（HSM）。

本發明中電源晶片的型號為TPS7B6750QPWPR，最高可承受40v的電壓，最大輸出為450mA電流，並且能夠在輸入電壓為6v~18v時提供穩定的5v電壓，同時具有熱關斷和短路保護功能。

本發明中接插件為TJA1145晶片，通訊速率最高可達2Mbuad，並且具有較少的電磁輻射以及較高的抗電磁幹擾能力。

參見圖7，在具體實施中，分為發送信號轉換即EPS控制器5將信號傳遞到整車6、接收信號轉換即整車6將信號傳遞到EPS控制器5。

發送信號轉換的步驟如下：

首先EPS控制器5發出信號，信號經過總線收發器A4-1送達EPS主晶片7，EPS主晶片7接收信號並進行調整，然後將調整後的EPS信號經過調試接口3與總線收發器B4-2送達本發明1，並且調試接口3同時將調試後的EPS信號反饋給EPS主晶片7，本發明1與電源模塊2相連，本發明1接收到EPS信號後啟動電源並對EPS信號進行調整，將調整後的EPS信號傳遞給整車6並同時將EPS信號反饋給調試接口3。

接收信號轉換的步驟如下：

首先整車6發出整車信號，整車信號經過本發明1與總線收發器B4-2送達EPS主晶片7，EPS主晶片7將整車信號再次傳遞給調試接口3與總線收發器A4-1，調試接口3將整車信號進行調試，並將調試後的整車信號發送給本發明1與EPS主晶片7，本發明1接收到由總線收發器A4-1與調試接口3傳遞的整車信號後，傳遞電源信號給電源模塊2，然後將整車信號傳遞給EPS控制器5。