一种模块化的can通信隔离电路系统
技术领域
1.本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种模块化的can通信隔离电路系统。
背景技术：2.当前，科技兴国，工业一体化发展迅猛。can通信在工业领域中广泛应用。现有的can通信电路主体结构基本一致，包括串口电路、收发器电路等组件，多是集成在主板上，主要用于工控机和工业网关等项目。上述各个组件连接位置关系固定，在产品更新换代，或是研制衍生产品时，往往需要重新布局，耗时耗力，导致开发周期加长。此外，can高速走线下会出现干扰现象，若不进行隔离，则容易产生地回流，产生共模信号，严重的会烧毁收发器或者电路板。目前，传统用户采用分立器件搭建隔离电路，这种方案缺乏集成度和可靠性，无法保证总线通信的安全可靠，且多个元器件增加采购及生产成本，针对这些问题，本技术提出了一种解决方案。
技术实现要素：3.发明目的：本发明的目的是提供一种模块化的can通信隔离电路系统，能够解决现有技术中can通信电路布局相对固定导致的换型成本高的问题，并且能够提高抗干扰能力。
4.技术方案：本发明所述的一种模块化的can通信隔离电路系统，包括有依次连接的can隔离电路和用于can隔离电路供电的电源隔离单元，其中can隔离电路包括信号隔离单元和can收发单元；
5.所述信号隔离单元通过第一连接器与外部控制单元连接，保护电路，转换电平；信号隔离单元的隔离边界采用露铜处理，并对pcb挖孔，做到物理隔离；
6.所述can收发单元接收从外部控制单元发出的tx信号，并且转化为canh/canl差分信号，或是接收canh/canl差分信号转化为rx信号返回外部控制单元；can收发单元引出的差分信号通过第二连接器和外部电路连接；
7.所述电源隔离单元从外部控制单元接入电源，供给can隔离电路电源can_vcc，同时提供隔离地can_gnd；电源隔离单元的隔离边界与信号隔离单元的隔离边界重叠，电源隔离单元中的电源隔离芯片采用dip4封装，隔离边界采用露铜处理。
8.作为优选，所述信号隔离单元与can收发单元均包含有两个。
9.作为优选，所述外部控制单元为工业自动化领域的任一组件，用于提供电源和串口信号。
10.作为优选，所述信号隔离单元包括有tx输入通道和rx输出通道，所述tx输入通道包括第一电阻、第一二极管、第二二极管和第一三极管，所述第一电阻的一端接电源vcc1，另一端接第一二极管的阳极，所述第一二极管的阴极接外部控制单元中的控制单元主板串口信号tx；所述rx通道包括第二电阻、第三二极管、第四二极管和第二三极管，所述第二电阻的一端接隔离电源can_vcc，另一端接第四二极管的阳极。
11.作为优选，所述第一二极管、第二二极管和第一三极管封装在同一个光耦隔离芯
片中，所述第三二极管、第四二极管和第二三极管封装在另一个光耦隔离芯片中。
12.作为优选，所述第一电阻为m个串并联的电阻，第二电阻为n个串并联的电阻，m、n均为正整数，所述第一电阻与第二电阻的阻值与电源电压以及二极管导通电压相匹配。
13.作为优选，所述can收发单元中包括有can收发器芯片以及用于调试使用的第三电阻和第四电阻，所述第三电阻一端连接can收发器芯片txd引脚，另一端连接第一三极管的集电极；所述第四电阻一端连接can收发器芯片rxd引脚，另一端连接第四二极管的阴极；
14.所述can收发单元中还包括有第一电容、第五电阻和第六电阻，所述第五电阻的一端接can收发器芯片的canl引脚，所述第六电阻的一端接can收发器芯片的canh引脚，第五电阻和第六电阻的另一端共接，并串联第一电容，所述第一电容的另一端接隔离地can_gnd。
15.作为优选，所述第五电阻为p个串并联的电阻，第六电阻为q个串并联的电阻，p、q均为正整数。
16.作为优选，所述第一连接器与外部控制单元对应连接器属同一型号，并且采用卡槽防呆线束与信号隔离单元连接，同时第一连接器在使用线束连接时需要结合引脚定义以及线束结构这些外部因素，来确认是否在信号隔离单元中设置镜像引脚。
17.有益效果：本技术采用模块化的布局设计，便于对接外部控制单元界定的复杂板卡；通过第一连接器和第二连接器对外通信，兼容性好；利用两路can通道，利于can自回环测试，便于基础性通信功能验证。
附图说明
18.图1是本技术的电路结构图；
19.图2是本技术的原理图。
具体实施方式
20.下面详细描述本发明的具体实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参照附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少连接辅件，来组成更优的连接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
21.如图1所示，包括有依次连接的can隔离电路和用于can隔离电路供电的电源隔离单元，其中can隔离电路包括信号隔离单元和can收发单元，信号隔离单元和can收发单元均设置有两个。
22.在本实施例中，信号隔离单元通过第一连接器与外部控制单元连接，起到保护电路，转换电平的功能；信号隔离单元的隔离边界采用露铜处理，并对pcb挖孔，做到物理隔离。
23.外部控制单元为工业自动化领域的任一组件，包括有工控机、工业网关这些，用于提供电源和串口信号。
24.信号隔离单元包括有tx输入通道和rx输出通道，其中tx输入通道包括第一电阻、第一二极管、第二二极管和第一三极管，所述第一电阻的一端接电源vcc1，另一端接第一二极管的阳极，第一二极管的阴极接外部控制单元中的控制单元主板串口信号tx；rx通道包括第二电阻、第三二极管、第四二极管和第二三极管，所述第二电阻的一端接隔离电源can_vcc，另一端接第四二极管的阳极。
25.第一电阻和第二电阻均由多个串并联的电阻构成，第一电阻r1和第二电阻r2在多个电阻串并联后所成的阻值视电源电压和二极管导通电压而定，在本实施例中，vcc1为3.3v，vcc2为5v，故，隔离电源can_vcc为5v；第一二级管d1、第二二极管d2典型值导通电压范围在1.45-1.7v，导通电流10ma，故，要使得第一二级管d1、第二二极管d2导通，第一电阻r1阻值范围在160-185欧，第二电阻r2阻值范围在330-355欧，在本实施例中，第一电阻r1选用180欧，第二电阻r2选用330欧。
26.同时在本实施例中，第一二极管d1、第二二极管d2和第一三极管q1封装在同一光耦隔离芯片中，第三二极管d3、第四二极管d4和第二三极管q2封装在另一光耦隔离芯片中。
27.在本实施例中，can收发单元，用于串口信号和差分信号的转换，接收从外部控制单元发出的tx信号转化为canh/canl差分信号，或是接收canh/canl差分信号转化为rx信号输出到外部控制单元，can收发单元引出的差分信号通过第二连接器和外部电路连接。
28.can收发单元包括有can收发器芯片以及用于调试使用的第三电阻和第四电阻。在本实施例中，第三电阻r3和第四电阻r4阻值为33欧。第三电阻r3一端连接can收发器芯片txd引脚，另一端连接第一三极管q1的集电极；第四电阻r4一端连接can收发器芯片rxd引脚，另一端连接第四二极管d4的阴极。can收发单元还包括第一电容c1、第五电阻r5和第六电阻r6，第五电阻r5的一端接can收发器芯片的canl引脚，第六电阻r6的一端接can收发器芯片的canh引脚，第五电阻r5和第六电阻r6的另一端共接，并串联第一电容c1，第一电容c1的另一端接隔离can_gnd。
29.同样的，在本实施例中，第五电阻和第六电阻均由多个串并联的电阻构成。
30.在本实施例中，电源隔离单元从外部控制单元接入电源，供给can隔离电路电源can_vcc，同时提供隔离地can_gnd；电源隔离单元的隔离边界与信号隔离单元的隔离边界重叠，电源隔离单元中的电源隔离芯片采用dip4封装，隔离边界采用露铜处理。
31.在本实施例中，第一连接器与外部控制单元对应连接器属同一型号，并且采用卡槽防呆线束与信号隔离单元连接，同时第一连接器在使用线束连接时需要结合引脚定义以及线束结构这些外部因素，来确认是否在信号隔离单元中设置镜像引脚。
32.以上所述仅是本发明的部分实施方式，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，这些改进应视为本发明的保护范围。
技术特征：1.一种模块化的can通信隔离电路系统，其特征在于：包括有依次连接的can隔离电路和用于can隔离电路供电的电源隔离单元，其中can隔离电路包括信号隔离单元和can收发单元；所述信号隔离单元通过第一连接器与外部控制单元连接，保护电路，转换电平；信号隔离单元的隔离边界采用露铜处理，并对pcb挖孔，做到物理隔离；所述can收发单元接收从外部控制单元发出的tx信号，并且转化为canh/canl差分信号，或是接收canh/canl差分信号转化为rx信号返回外部控制单元；can收发单元引出的差分信号通过第二连接器和外部电路连接；所述电源隔离单元从外部控制单元接入电源，供给can隔离电路电源can_vcc，同时提供隔离地can_gnd；电源隔离单元的隔离边界与信号隔离单元的隔离边界重叠，电源隔离单元中的电源隔离芯片采用dip4封装，隔离边界采用露铜处理。2.根据权利要求1所述的一种模块化的can通信隔离电路系统，其特征在于：所述信号隔离单元与can收发单元均包含有两个。3.根据权利要求1所述的一种模块化的can通信隔离电路系统，其特征在于：所述外部控制单元为工业自动化领域的任一组件。4.根据权利要求1所述的一种模块化的can通信隔离电路系统，其特征在于：所述信号隔离单元包括有tx输入通道和rx输出通道，所述tx输入通道包括第一电阻、第一二极管、第二二极管和第一三极管，所述第一电阻的一端接电源vcc1，另一端接第一二极管的阳极，所述第一二极管的阴极接外部控制单元中的控制单元主板串口信号tx；所述rx通道包括第二电阻、第三二极管、第四二极管和第二三极管，所述第二电阻的一端接隔离电源can_vcc，另一端接第四二极管的阳极。5.根据权利要求4所述的一种模块化的can通信隔离电路系统，其特征在于：所述第一二极管、第二二极管和第一三极管封装在同一个光耦隔离芯片中，所述第三二极管、第四二极管和第二三极管封装在另一个光耦隔离芯片中。6.根据权利要求4所述的一种模块化的can通信隔离电路系统，其特征在于：所述第一电阻为m个串并联的电阻，第二电阻为n个串并联的电阻，m、n均为正整数，所述第一电阻与第二电阻的阻值与电源电压以及二极管导通电压相匹配。7.根据权利要求1所述的一种模块化的can通信隔离电路系统，其特征在于：所述can收发单元中包括有can收发器芯片以及用于调试使用的第三电阻和第四电阻，所述第三电阻一端连接can收发器芯片txd引脚，另一端连接第一三极管的集电极；所述第四电阻一端连接can收发器芯片rxd引脚，另一端连接第四二极管的阴极；所述can收发单元中还包括有第一电容、第五电阻和第六电阻，所述第五电阻的一端接can收发器芯片的canl引脚，所述第六电阻的一端接can收发器芯片的canh引脚，第五电阻和第六电阻的另一端共接，并串联第一电容，所述第一电容的另一端接隔离地can_gnd。8.根据权利要求7所述的一种模块化的can通信隔离电路系统，其特征在于：所述第五电阻为p个串并联的电阻，第六电阻为q个串并联的电阻，p、q均为正整数。9.根据权利要求1所述的一种模块化的can通信隔离电路系统，其特征在于：所述第一连接器与外部控制单元对应连接器属同一型号，并且采用卡槽防呆线束与信号隔离单元连接，同时第一连接器在使用线束连接时需要结合引脚定义以及线束结构这些外部因素，来
确认是否在信号隔离单元中设置镜像引脚。
技术总结本发明公开了一种模块化的CAN通信隔离电路系统，包括有依次连接的隔离电路和用于隔离电路供电的电源隔离单元，其中隔离电路包括信号隔离单元和CAN收发单元，信号隔离单元通过第一连接器与外部控制单元连接，保护电路，转换电平；CAN收发单元接收从外部控制单元发出的TX信号，并且转化为CANH/CANL差分信号，或是接收CANH/CANL差分信号转化为RX信号返回外部控制单元；CAN收发单元引出的差分信号通过第二连接器和外部电路连接；本申请采用模块化的布局设计，便于对接外部控制单元界定的复杂板卡；同时通过第一连接器和第二连接器对外通信，兼容性更好；利用两路CAN通道，利于CAN自回环测试，便于基础性通信功能验证。便于基础性通信功能验证。便于基础性通信功能验证。
技术研发人员：贾庆生 韩鹏 梁江飞 张骥超 徐秋秋
受保护的技术使用者：南京熊猫电子股份有限公司
技术研发日：2022.07.15
技术公布日：2022/11/1
