Can隔離驅動增強器的製作方法
2023-04-27 02:07:06 2
專利名稱：Can隔離驅動增強器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及自動化領域的CAN(控制器區域網)總線產品。
背景技術：
CAN是控制器區域網的英文縮寫(Controller Aera Network)。幾乎所有關於CAN總線的教科書和產品手冊上都提到CAN總線在波特率為4800Bbps時通信距離可達10公裡，9600bps時通信距離可達5公裡，但用戶在實際使用中卻達不到該距離，其原因在於傳輸線截面積問題，傳輸距離遠，通信線的截面積就應相應增大。CAN總線要達到10KM的傳輸距離時，要求通信線的截面積不小於2.5mm2，這樣就需花費大量的材料和工程費用，否則必須採用中繼器放大信號。但是，這對於那些沒有條件給中繼器供電的場合(如野外)將無法使用。
另外，上面提到的中繼器雖然也採用了信號隔離的原理，但還要依賴軟體來實現數據收發的自動切換，那麼，使用中繼器後又必須對原有的軟體進行修改。這樣一來，將會在工作造成不必要的浪費和麻煩。
發明內容
本實用新型提供了一種CAN隔離驅動增強器，在沒有條件給中繼器供電的場合下，對總線信號進行驅動增強，既滿足了使用要求，又減小了通信線的截面積，為用戶節省了大量的材料和工程費用。
為解決上述技術問題，本實用新型採用的技術方案如下一種CAN隔離驅動增強器，其特徵在於包括接口電路、接收和發送信號的CAN接口晶片、用於放大信號源功率的驅動增強電路，以及隔離電路；所述接口電路包括設備輸入接口和信號輸出接口，設備輸入接口與驅動增強電路的信號輸入端連接，驅動增強電路對接收到的信號進行放大，輸出差動電壓，經信號輸出接口傳至CAN網絡。
所述驅動增強電路包括放大信號的三極體或場效應管、用於限流的二極體，以及電阻。
所述驅動增強電路的三極體T1的基極收到設備發送信號截止，該三極體T1的集電極為高電平，三極體T2的基極與三極體T1的集電極連接，三極體T2導通，三極體T3、三極體T4的基極分別經電阻R18、R19與三極體T2的集電極和發射極連接，三極體T3、T4導通，並經二極體DI、D2限流後輸出CAN差動電壓信號。
本實用新型的優點在於本實用新型採用驅動增強電路對總線信號進行增強，當CAN接口晶片IC1的1腳為低電平時，三極體T1截止，T2導通，T3、T4導通，這樣一來經過二極體D1、D2後在IC1的輸出端6、7腳上輸出約4V的信號電壓，而沒有驅動增強電路的輸出信號電壓為2V。
使用本使用新型後可用很小截面積的通信線實現遠距離通信，大大的節省了材料，也避免了野外使用中繼器需供電的麻煩。
圖1為本實用新型電路原理框圖圖2為本實用新型採用的電路原理圖具體實施方式
本實用新型是為達到以小截面積的通信線實現遠距離通信的目的，提出的是一種CAN隔離驅動增強器。該增強器包括接口電路、接收和發送信號的CAN接口晶片、用於放大信號源功率的驅動增強電路，以及信號、電源隔離電路，自收抑制電路；所述接口電路包括設備輸入接口和信號輸出接口，設備輸入接口與驅動增強電路的信號輸入端連接，驅動增強電路對接收到的信號進行放大，輸出差動電壓，經信號輸出接口傳至CAN網絡。
所述驅動增強電路由放大信號的三極體或場效應管T1～T4、用於限流的二極體D1、D2，以及電阻R13～R19構成。
所述驅動增強電路的三極體T1的基極收到設備發送信號截止，該三極體T1的集電極為高電平，三極體T2的基極與三極體T1的集電極連接，三極體T2導通，三極體T3、三極體T4的基極分別經電阻R18、R19與三極體T2的集電極和發射極連接，三極體T3、T4導通，並經二極體DI、D2限流後輸出CAN差動電壓信號。
本實用新型的工作原理為如圖1所示設備的CAN信號經CAN接口電路轉換成TTL電平，電信號自收抑制電路確保設備不會收到自己發送的信號，經光電隔離後由CAN總線驅動增強電路輸出雙倍CAN驅動信號。本實用新型的工作電源可由設備提供，也可單獨外接，產品內部設有了隔離電源模塊，信號和電源都採取了隔離，保證了系統的抗幹擾性能和安全性。
下面參照圖2對本實用新型做進一步詳細闡述圖2中由T1～T4、R13～R19、D1、D2組成的電路便是驅動增強電路，當CAN接口晶片IC1的1腳為低電平時，三極體T1截止，T2導通，T3、T4導通，這樣一來經過二極體D1、D2後在IC1的輸出端6、7腳上輸出約4V的信號電壓，而沒有驅動增強電路的輸出信號電壓為2V。
DC/DC為電源隔離模塊實現電源的隔離，IC3和IC4實現信號的隔離。PWR、SD、RD分別為電源指示燈、信號發送指示燈、信號接收指示燈。K1為「高速」和「限斜率」切換開關，當撥到「高速」時則不接入驅動增強電路。K2為終端電阻接入開關。
一、接收信號1、接收邏輯「1」當CAN網絡為邏輯「1」時，總線呈懸浮狀態，IC1(82C250)的4腳輸出高電平，光偶IC2的6腳輸出高電平，IC4的6腳也為高電平，無電流流過R10、R11、R12，即設備的CANH、CANL為懸浮狀態，接收到邏輯「1」。同時IC3不導通，IC3的6腳輸出高電平將IC2的控制端(7腳)置為允許。
2、接收邏輯「0」當CAN網絡為邏輯「0」時，總線呈顯性，IC1的4腳輸出為底電平，光偶IC2的6腳輸出低電平，IC4的6腳也為低電平，這時電流流過R12、R11、R10在R11上產生約1.1V電壓，設備的CANH、CANL呈顯性，接收到邏輯「0」。同時由於1.1V的電壓不足以使IC3導通，IC2的7腳依然為高電平，保持IC2為允許狀態。
二、發送信號1、發送邏輯「1」設備發送邏輯「1」時，CANH、CANL為懸浮狀態，IC3不導通，IC1的1腳和驅動增強電路的輸入端K1為高電平，IC1的輸出CANH、CANL也為懸浮狀態(邏輯「1」)，T1導通，T2截止，T3、T4截止使總線CANH、CANL呈懸浮狀態，同時IC2為允許，隨時可接收數據。
2、發送邏輯「0」設備發送邏輯「0」時，CANH、CANL在R11輸出約2V的電壓，足以使IC3導通，IC3的6腳變為低電平，一方面將IC2禁止以防止設備收到自己發送的數據，這一過程稱為「信號自收抑制」；另一方面將IC1的「1」腳和驅動增強電路的輸入端K1變為低電平，IC1輸出邏輯「0」，同時T1截止，T2導通，T3、T4導通向總線輸出約4V電壓，比單用CAN晶片82C250的輸出電壓增加了一倍！由T1～T4、R13～R19、D1、D2組成的電路稱為「驅動增強電路」。
權利要求1.一種CAN隔離驅動增強器，其特徵在於包括接口電路、接收和發送信號的CAN接口晶片、用於放大信號源功率的驅動增強電路，以及隔離電路；所述接口電路包括設備輸入接口和信號輸出接口，設備輸入接口與驅動增強電路的信號輸入端連接，驅動增強電路對接收到的信號進行放大，輸出差動電壓，經信號輸出接口傳至CAN網絡。
2.根據權利要求1所述的一種CAN隔離驅動增強器，其特徵在於所述驅動增強電路包括放大信號的三極體或場效應管、用於限流的二極體，以及電阻。
3.根據權利要求1或2所述的一種CAN隔離驅動增強器，其特徵在於所述驅動增強電路的三極體T1的基極收到設備發送信號截止，該三極體T1的集電極為高電平，三極體T2的基極與三極體T1的集電極連接，三極體T2導通，三極體T3、三極體T4的基極分別經電阻R18、R19與三極體T2的集電極和發射極連接，三極體T3、T4導通，並經二極體DI、D2限流後輸出CAN差動電壓信號。
專利摘要本實用新型是為達到以小截面積的通信線實現遠距離通信的目的，提出的是一種CAN隔離驅動增強器。該增強器包括接口電路、接收和發送信號的CAN接口晶片、用於放大信號源功率的驅動增強電路，以及信號、電源隔離電路，自收抑制電路，設備輸入接口與驅動增強電路的信號輸入端連接，電信號自收抑制電路確保設備不會收到自己發送的信號，經光電隔離後由CAN總線驅動增強電路輸出雙倍CAN驅動信號，輸出差動電壓，經信號輸出接口傳至CAN網絡。採用本實用新型後可用很小截面積的通信線實現遠距離通信，大大的節省了材料，也避免了野外使用中繼器需供電的麻煩。
文檔編號H04L12/40GK2676506SQ200420033060
公開日2005年2月2日 申請日期2004年3月2日 優先權日2004年3月2日
發明者李建 申請人:李建