專利名稱：一種基于can總線的抗電磁干擾裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種基于CAN總線的抗電磁干擾裝置，屬于純電動汽車總線技術 領域。
背景技術：
純電動汽車是高度機電一體化的產品，與傳統的內燃機汽車相比，它增加了許多 電器部件，如電機、動力電池、功率轉換器以及各種控制器等，它們工作時會產生大量高頻 電磁波互相干擾，這就意味著純電動汽車在電磁抗干擾面臨著更嚴峻的考驗。純電動汽車控制需要良好的通訊協調性和運行可靠性，良好的通訊系統是實現電 動汽車可靠運行的關鍵。CAN總線結構是一種有效支持分布式控制或實時控制的串行通訊 網絡。純電動汽車CAN總線結構一般包括整車動力部分的主電機控制器、電池組管理系統、 整車控制器和電動汽車屏幕顯示系統等多個設備，這些子系統之間通過CAN進行數據通訊 和命令傳輸，每個節點設備都能夠在脫離CAN總線的情況下獨立完成自身系統的運行，從 而滿足車輛運行安全性的需要。同時CAN總線也不會因為某個設備的脫離而出現系統結構 崩潰的現象。純電動汽車的整個系統工作時，CAN總線受到很大的干擾。CAN的信號傳輸速率對 整車的動力和安全性影響很大，為了提高整車的動力性和安全性，需要提高CAN總線的抗 干擾能力，保護動力CAN總線在高速信號交互過程中盡可能不被外界因素所干擾，確保系 統可靠運行。目前在純電動汽車上應用的CAN總線抗電磁干擾方法是在CAN收發器的信號端增 加光電隔離器，使輸入端和輸出端實現了信號的電氣隔離，起到濾除信號干擾的效果。但是 光電隔離器對差模騷擾有抑制效果，而對共模騷擾卻沒有明顯作用，不能完全解決CAN總 線上的電磁干擾問題。
發明內容本實用新型的目的在于提供一種基于CAN總線的抗電磁干擾裝置。CAN總線信號 是差分信號，純電動汽車的整個系統工作時，CAN信號在傳輸過程中會受到干擾，為了增強 CAN通訊的可靠性，確保整個系統運行正常。本實用新型涉及一種基于CAN總線的抗電磁干擾裝置，在CAN收發器的信號通訊 端增加一個共模扼流圈，起到對高頻干擾的隔離作用。共模扼流圈可以傳輸差模信號，直流 和頻率很低的差模信號都可以通過，而對于高頻共模噪聲則呈現很大的阻抗，發揮了一個 阻抗器的作用。共模扼流圈也稱為共模電感，是在一個閉合磁環上對稱繞制方向相反、匝數 相同的線圈。常用于過濾共模的電磁干擾，抑制高速信號線產生的電磁波向外輻射發射，提 高系統的電磁兼容性。其工作原理是當工作電流流過兩個繞向相反線圈時，產生兩個相互 抵消的磁場，此時工作電流主要受線圈歐姆電阻以及可忽略不計的工作頻率下小漏電感的 阻尼；如果有干擾信號流過線圈時，線圈即呈現出高阻抗，產生很強的阻尼效果，達到衰減干擾信號作用；它實質上是一個雙向濾波器，一方面可以濾除信號線上共模電磁干擾，另一 方面又可以抑制本身不向外發出電磁干擾，避免影響同一電磁環境下其他電子設備的正常 工作，從而保證CAN通訊和車上整個系統運行的可靠性。在CAN總線的兩端CAN高與CAN低之間配置了兩個和值120 Ω的電阻，其作用是總 線匹配阻抗，可以增加總線傳輸的穩定性和抗干擾能力，減少數據傳輸中的出錯率；在CAN 高與CAN低信號端放置濾波電容，濾除靜電干擾，提高CAN通訊的可靠性。CAN總線信 號通過CAN收發器芯片TLE6250G與微控制器之間進行信息傳遞； TLE6250G是針對汽車環境設計的CAN收發器，除了具有作為CAN收發器一般的功能外，其本 身也具有靜電保護和抗電磁干擾性。一種基于CAN總線的抗電磁干擾裝置，收發器芯片的第一引腳1和第四引腳4 分別與微控制器的數據發送端(CANjXD)和數據接收端(CAN_RXD)相連；第五引腳5連 VCC_5V，即與5V電源相連；差分信號端CAN高與CAN低之間連接的第一電阻和第三電阻；差 分信號端CAN高與CAN低輸入端連接第五電容和第六電容；5V電源和地信號之間連接第二 電容；第四電阻的一端連接CAN收發器芯片的第六引腳6 ；第二電阻的一端連接CAN收發器 芯片的第七引腳7;共模扼流圈的一端的兩條線端分別連接第四電阻的兩端，共模扼流圈 的另一端的兩條線端分別連接第二電阻的兩端。 信號CAN_H與信號CAN_L進入CAN收發器芯片之前經過共模扼流圈濾除總線上的 電磁干擾。一種基于CAN總線的抗電磁干擾裝置包括以下器件CAN收發器芯片一個、共模扼 流圈一個、電阻五個(電阻值和封裝不同)和電容六個(電容值不同)。一種基于CAN總線的抗電磁干擾裝置的顯著優點是解決了 CAN信號在通訊中的不 可靠性。通過對電路裝置中的各個元器件的抗干擾能力進行升級處理，從而達到理想的抗 電磁干擾效果；共模扼流圈實際是一種低通濾波器，電感值比較大體積又小，當電感量足夠 大時，能對電快速脈沖群有效果。在實際使用時，需要注意調整扼流圈的匝數，必要時用兩 個不同匝數扼流圈串聯起來，兼顧高頻和低頻的要求。

當結合附圖考慮時，通過參照下面的詳細描述，能夠更完整更好地理解本實用新 型以及容易得知其中許多伴隨的優點，但此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一 步理解，構成本實用新型的一部分，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用 新型，并不構成對本實用新型的不當限定，其中圖1是無抗干擾設計的CAN收發器電路圖；圖2是本實用新型的帶抗干擾設計的CAN收發器電路圖。
具體實施方式
參照圖1至圖2對本實用新型的實施例進行說明。實施例如圖1、2所示，一種基于CAN總線的抗電磁干擾裝置，CAN總線上的CAN_H與CAN_ L信號通過CAN收發器和微控制器之間進行數據通訊和命令傳輸，CAN的信號傳輸速率對整車系統的動力性和安全性影響很大，為保證CAN通訊的可靠性，設計了抗電磁干擾的CAN收 發器電路。本實用新型的技術方案圖詳見圖2。圖2中，TLE6250G是莢飛凌公司的一款CAN收 發器芯片，5V電壓供電，支持傳速率高達lMbps，CAN總線信號通過TLE6250G與微控制器之 間進行信息傳遞；TLE6250G是針對汽車環境設計的CAN收發器，其工作范圍很寬廣_40 150°C ；除了具有作為CAN收發器一般的功能外，其本身也具有良好的抗瞬變、抗射頻、靜電 保護和抗電磁干擾等特性。
CAN收發器芯片TLE6250G的第一引腳1和第四引腳4分別與微控制器的數據 發送端CAN_TXD和數據接收端CAN_RXD相連；第四電阻R604的一端連接CAN收發器芯片 TLE6250G的第六引腳6 ；第二電阻R602的一端連接CAN收發器芯片TLE6250G的第七引腳 7 ；第五引腳5連VCC_5V，即與5V電源相連，使TLE6250G工作在非只接收模式；第一電阻 R601的另一端和第三電阻R603的另一端分別連接第二電阻R602的一端和第四電阻R604 的一端，第一電阻R601和第三電阻R603的作用是總線匹配阻抗，可以增加總線傳輸的穩定 性和抗干擾能力，減少數據傳輸中的出錯率，電阻值要選取合理才能起到理想效果。在CAN高與CAN低信號端連接放置濾波第五電容C605和第六電容C606，濾除靜 電干擾，提高CAN通訊的可靠性；5V電源和地信號之間連接放置第二電容C602吸收靜電放 電；第一電阻R601的一端和第三電阻R603的一端連接后并與電第一容C601的一端連接， 第一容C601的另一端接地，第一電容C601起濾波作用。信號CAN_H與CAN_L進入CAN收發器芯片之前經過共模扼流圈L601濾除總線上 的電磁干擾。共模扼流圈L601的一端的兩條線端分別連接第四電阻R604的兩端，共模扼 流圈L601的另一端的兩條線端分別連接第二電阻R602的兩端。共模扼流圈是開關電源、 變頻器、UPS(不間斷電源系統)電源等設備中的一個重要部分。其工作原理是當工作電流 流過兩個繞向相反線圈時，產生兩個相互抵消的磁場，此時工作電流主要受線圈歐姆電阻 以及可忽略不計的工作頻率下小漏電感的阻尼；如果有干擾信號流過線圈時，線圈即呈現 出高阻抗，產生很強的阻尼效果，達到衰減干擾信號作用；共模扼流圈實質上是一個雙向濾 波器，一方面可以濾除信號線上共模電磁干擾，另一方面又可以抑制本身不向外發出電磁 干擾，避免影響同一電磁環境下其他電子設備的正常工作，從而保證CAN通訊和車上整個 系統運行的可靠性。共模扼流圈可以傳輸差模信號，直流和頻率很低的差模信號都可以通過，而對于 高頻共模噪聲則呈現很大的阻抗，發揮了一個阻抗器的作用。共模扼流圈也稱為共模電感， 是在一個閉合磁環上對稱繞制方向相反、匝數相同的線圈。對理想的電感模型而言，當線圈 繞完后，所有磁通都集中在線圈的中心內。但通常情況下環形線圈不會繞滿一周，或繞制不 緊密，這樣會引起磁通的泄漏，利用共模電感的漏感產生適量的差模電感，起到對差模電流 的抑制作用。有時，還要人為增加共模扼流圈的漏電感，提高差模電感量，以達到更好的濾 波效果。共模扼流圈是一種低通濾波器，電感值比較大體積又小，當電感量足夠大時，能對 電快速脈沖群有效果。在實際使用時，需要注意調整扼流圈的匝數，必要時用兩個不同匝數 扼流圈串聯起來，兼顧高頻和低頻的要求。顯然，本領域技術人員基于本實用新型的宗旨所做的許多修改和變化屬于本實用新型的保護范圍。術語解釋共模扼流圈也稱為共模電感，是在一個閉合磁環上對稱繞制方向相反、匝數相同 的線圈。它實質上是一個雙向濾波器，一方面可以濾除信號線上共模電磁干擾，另一方面又 可以抑制本身不向外發出電磁干擾，避免影響同一電磁環境下其他電子設備的正常工作。電磁干擾有傳導干擾和輻射干擾兩種。傳導干擾是指通過導電介質把一個電網 絡上的信號耦合(干擾)到另一個電網絡。輻射干擾是指干擾源通過空間把其信號耦合 (干擾)到另一個電網絡。 如上所述，對本實用新型的實施例進行了詳細地說明，但是只要實質上沒有脫離 本實用新型的發明點及效果可以有很多的變形，這對本領域的技術人員來說是顯而易見 的。因此，這樣的變形例也全部包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種基于CAN總線的抗電磁干擾裝置，其特征在于收發器芯片的第一引腳和第四 引腳分別與微控制器的數據發送端(CANjXD)和數據接收端(CAN_RXD)相連；第五引腳連 VCC_5V，即與5V電源相連；差分信號端CAN高與CAN低之間連接的第一電阻和第三電阻；差 分信號端CAN高與CAN低輸入端連接第五電容和第六電容；5V電源和地信號之間連接第二 電容；第四電阻的一端連接CAN收發器芯片的第六引腳；第二電阻的一端連接CAN收發器 芯片的第七引腳；共模扼流圈的一端的兩條線端分別連接第四電阻的兩端，共模扼流圈的 另一端的兩條線端分別連接第二電阻的兩端。
2.根據權利要求1所述的一種基于CAN總線的抗電磁干擾裝置，其特征在于有CAN收 發器芯片一個、共模扼流圈一個、電阻五個和電容六個。
專利摘要本實用新型公開了一種基于CAN總線的抗電磁干擾裝置，屬于純電動汽車總線技術領域。CAN收發器芯片的第一引腳1和第四引腳4分別與微控制器的數據發送端(CAN_TXD)和數據接收端(CAN_RXD)相連；第五引腳5連VCC 5V，即與5V電源相連；第四電阻的一端連接CAN收發器芯片TLE6250G的第六引腳6；第二電阻的一端連接CAN收發器芯片TLE6250G的第七引腳7；共模扼流圈的一端的兩條線端分別連接第四電阻的兩端；共模扼流圈的另一端的兩條線端分別連接第二電阻的兩端。增加的共模扼流圈一方面可以濾除信號線上的共模電磁干擾，另一方面又可以抑制本身不向外發出電磁干擾，大大增強CAN通訊的可靠性。
文檔編號H04B15/00GK201878154SQ20102064111
公開日2011年6月22日 申請日期2010年11月29日 優先權日2010年11月29日
發明者呂振華, 尹穎, 張友煥, 王海川 申請人:北京汽車新能源汽車有限公司