一种在线调试工具的高速隔离保护电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种在线调试工具的高速隔离保护电路，属于汽车电子领域使用的在线调试工具隔离保护领域，包括由高压隔离电路、电源转换电路、调理电路A和调理电路B，调试平台PC或者被测试的电子控制单元ECU发出的信号都经过此隔离保护电路处理，实现ECU和调试平台之间完整的信号传递，隔离电路输入口预留上拉电路，可实现两路单项的信号隔离，或者1对正向和反向的2录信号隔离，电源转换电路实现不改变信号高低电平逻辑的情况下提高信号驱动力，调理电路集中隔离前和隔离后的信号，方便使用标准接口插件将高速隔离保护电路与调试工具、ECU进行连接。本实用新型结构简洁、芯片格力电压达2500V，并可根据实际需求增加隔离芯片，适用范围广，可用于大部分调试工具的隔离需求。
【专利说明】一种在线调试工具的高速隔离保护电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及到汽车电子领域，具体涉及一种汽车电子领域在线调试工具的高速隔离保护电路。
【背景技术】
[0002]目前汽车电子领域，发动机管理系统(EMS)的电子控制单元(ECU)中使用的主芯片(CPU)多使用美国freescale、德国infineon、法国ST、美国TI等公司的产品。基于上述厂家CPU设计的ECU在设计、调试时使用的在线调试工具均为芯片生产公司或其关联公司开发的调试工具，调试工具成本较高，并且很少带有过压保护功能或隔离功能，通常是调试工具由调试平台(PC)供电，与被控电子控制单元(ECT)的主芯片(CPU)共地，调试接口接通，通过调试软件进行在线的调试、标定，附图1为具体调试系统结构。
[0003]在调试、生产过程中，由于发动机管理系统(EMS)，尤其是柴油机高压共轨、柴油缸内直喷等系统，电子控制单元(ECU)板内存在高电压或离线控制信号，同时观测工具示波器等仪器的地信号与调试平台(PC)共地，在测试高压信号或离线控制信号时，若示波器地线接错或信号接错，容易出现高压信号从调试工具地线通过，烧毁调试工具的情况；并且发动机管理系统(EMS)燃油喷射、电子点火等系统存在较大干扰，会通过调试工具与电子控制单元(ECT)的共地线由电子控制单元(ECT)串扰到调试平台(PC)，或调试平台(PC)的电源灯干扰信号经过调试工具与ECU的共地线串到ECU，引起调试系统的不稳定，影响调试效率。
[0004]为了改善这种现象，需要提供一种低成本、高安全性、结构简单的高速隔离保护电路，实现调试工具与电子控制单元(ECU)之间的完全电气隔离，降低系统存在误操作时损坏调试工具的风险，并隔绝调试平台与电子控制单元(ECU)之间的电磁干扰。
【发明内容】
[0005]本实用新型提供一种低成本、高安全性、结构简单的高速隔离保护电路，解决现有调试工具及调试系统中存在的损坏调试工具、由于在线调试而为系统引入干扰的问题。
[0006]为实现上述目的，本实用新型通过下述技术方案实现。
[0007]高速隔离保护电路，由高压隔离电路、电源转换电路、调理电路A和调理电路B构成；其中高压隔离电路一端与调理电路A连接，另一端分别与调理电路B和电源转换电路连接；调理电路A—端与高压隔离电路连接，另一端连接需要调试的电子控制单元(以下简称ECU);电源转换电路分别与高压隔离电路和调理电路B连接；调理电路B分别与高压隔离电路、电源转换电路以及调试工具连接。高速隔离保护电路的工作原理是:调试平台控制信号通过调试工具处理后，经过调理电路B处理后，通过高压隔离电路将信号隔离处理后，通过调理电路A处理后，输出给电子控制单元，同样，E⑶反馈信号通过调理电路A处理后，通过高压隔离电路将信号隔离处理后，经过调理电路B及电源转换电路处理后，通过调试工具处理后，反馈给调试平台，完成ECU和调试平台之间的完整的信号传递。本实用新型可提供多路正向信号和反向信号的隔离电路，根据需要隔离的信号差异自由组合，具有很好的兼容性，且能够迅速响应，不会造成信号延时或者信号干扰；电平转换电路可以提高本实用新型兼容性，满足部分特殊信号的隔离；调理电路A和调理电路B是本实用新型与ECU和调试工具通信连接的纽带。
[0008]所述高压隔离电路，由数字隔离芯片、电阻、电容器件构成，本发明使用的数字隔离芯片SI8420或SI8421，可实现150MHz高速信号的隔离传输，此速率可以满足目前绝大多数信号的要求，数字隔离芯片SI8420可提供两路单向的信号隔离，SI8421可提供I对正向和反向的2路信号隔离，同一信号同时接在I对正向和反向电路上即可实现双向信号隔离；实际使用中可根据调试工具的信号特点选择使用SI8420或SI8421，以及芯片的数量，需要传递I对正向隔离信号需要使用I片SI8420，需要传递I对双向信号需要使用I片SI8421。通过选择SI8420和SI8421芯片以及这两种芯片的不同数量组合可以实现任何数量的单向或双向数字信号隔离。鉴于实际使用中可能遇到类似于复位信号等低有效信号，由于调试工具输出的复位信号为集电极开路输出，因此电路中信号隔离输入口预留上拉电路，可以在不影响通信的情况下达到信号隔离的效果。由于数字隔离芯片SI8420和SI8421可实现2500V的电压隔离，并且传输延迟小于10ns，基于数字隔离芯片SI8420和SI8421设计的高压隔离电路可实现2500V的电压隔离，并且传输延迟小于10ns。
[0009]所述电源转换电路，由三极管、电阻构成，由于调试工具的工作需要检测ECU是否处于上电工作状态，即ECU电源是否正常，需要检测电源电压是否为VCC;而由于调试工具内部检测电路的特殊性，将ECU电源信号当做信号进行传输会提示报错，需要提供足够驱动能力的输出信号来模拟该电源信号，电源转换电路通过三极管、电阻构成的电路结构，可将经过高压隔离电路隔离后驱动力约为10mA、不能满足所有信号的驱动要求的电源电压信号，在不改变信号高低电平逻辑的情况下，可将信号驱动力提高至600mA，最终达到满足调试工具内部检测电路采集要求的效果。
[0010]所述调理电路A与调理电路B，分别由6PIN排座和10PIN排座及连线构成，此电路主要作用是将隔离前的信号与隔离后的信号集中，并组合成标准的调试接口插件，方便使用标准接口插件将高速隔离保护电路与调试工具、ECU进行连接。
[0011]本实用新型的有益效果:
[0012]本实用新型电路只需要数字隔离芯片、三极管、电阻、电容等组成，结构简洁，成本低；
[0013]本实用新型选用的隔离芯片隔离电压达2500V，可以实现完全的电气隔离，调试平台与ECU的隔离效果好；
[0014]本实用新型可以选择两路单向或I对双向的数字隔离芯片，并可根据实际需求增加数量，适用范围广，可以满足大部分调试工具的隔离需求。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为调试系统结构示意图
[0016]图2为本实用新型结构示意图
[0017]图3为本实用新型高压隔离电路原理图
[0018]图4为本实用新型电源转换电路原理图
[0019]图5为本实用新型调理电路连接示意图【具体实施方式】
[0020]为了更清晰的描述本实用新型的效果，下面将本实用新型应用于FREESCALE与PEMICR0联合推出的型号为PE4576的Multilink Universal的背景调试工具(BackgroundDebug Module简称BDM)的实施方式进行描述。具体电路如附图3、4、5所示，该实施方案也适用于其它类型的调试工具。
[0021]由于BDM的信号为I路复位信号从调试工具至E⑶，I路数据信号在调试工具与E⑶之间双向传递，以及I路电源电压信号从E⑶至调试工具，即2路信号从调试工具至E⑶，两路信号从E⑶至调试工具，所以选择2片数字隔离芯片SI8421。
[0022]本实用新型高压隔离电路如图3，该电路主要由编号为U1、U2的2片数字隔离芯片SI8421与电阻电容及连线构成的。且只需要提供4路信号隔离即可，其中:芯片Ul的第I管脚、第2管脚分别经过R1、R2连接到E⑶电源VCC1，第3管脚通过电阻R3连接到E⑶的复位信号输入口 RSTBl上，第4管脚直接接E⑶的地GND1，第5管脚直接接BDM的地GND2，第6管脚通过R9和RlO接BDM端电源VCC2，R9与RlO间的信号引出接在BDM的复位信号输出口 RSTB2上，第7管脚通过R8连接到电源转换电路的BI信号口，第8管脚通过R7连接到BDM电源VCC2，第I管脚与第4管脚之间并联电容C1、C2，第8管脚与第5管脚之间并联电容C3、C4 ;芯片U2的第I管脚经过R4连接E⑶电源VCCl，第2、3管脚分别经过R5、R6连接到E⑶的信号传输口 BKGDl，第4管脚直接接E⑶的地GNDl，第5管脚直接接BDM的地GND2，第6、7管脚经过R13、R12连接到BDM的信号传输口 BKGD2，第8管脚经过Rll连接到BDM的电源VCC2，第I管脚与第4管脚之间并联电容C5、C6，第8管脚与第5管脚之间并联电容C7、C8 ；
[0023]本实用新型电源转换电路如图4，该电路主要由5551三极管、5401三极管以及电阻电容构成的，其中:高压隔离电路提供的电源使能信号BI经过R14连接到5551三极管Ql的基极，Ql的基极经过R15与Ql发射极连接，Ql的发射极与GND2连接，Ql集电极经过R17连接到VCC2，Q1的集电极与5401三极管Q2的基极相连，Q2的集电极经过R16与GND2连接，Q2集电极引出信号作为BDM的功能模块电源VCC，Q2发射极直接与VCC2连接。
[0024]本实用新型的调理电路A和调理电路B如图5，该电路由6PIN排座、10PIN排座及连线构成，其中调理电路A为6PIN排座，I号脚接BKGDl，2号脚接GNDl，4号脚接RSTBl，6号脚接VCCl ;调理电路B为10PIN插件，I号脚接BKGD2，2号脚接GND2，4号脚接RSTB2，6号脚接VCC，9号脚接VCC2，主要作用是连接隔离保护电路、电源转换电路与E⑶、调试工具。
[0025]本实用新型不局限于上述实施例，任何在本实用新型披露的技术范围内的等同构思或者改变，均列为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种在线调试工具的高速隔离保护电路，其特征在于:由高压隔离电路、电源转换电路、调理电路A和调理电路B构成，其中高压隔离电路一端与调理电路A连接，另一端分别与调理电路B和电源转换电路连接；调理电路A—端与高压隔离电路连接，另一端连接需要调试的电子控制单元；电源转换电路分别与高压隔离电路和调理电路B连接；调理电路B分别与高压隔离电路、电源转换电路以及调试工具连接。
2.如权利要求1所述的高速隔离保护电路，其特征还在于:所述高压隔离电路由数字隔离芯片、三极管、电阻和电容器件构成，通过选择SI8420和SI8421芯片以及这两种芯片的不同数量组合可以实现任何数量的单向或双向数字信号隔离，同时，电路中信号隔离输入口预留上拉电阻。
【文档编号】G05B23/02GK203773348SQ201320888633
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】薛小莉, 孙金虎, 陈浩 申请人:镇江恒驰科技有限公司