用于电子控制单元的网络信号总线的抗静电保护电路结构的制作方法

1.本发明涉及集成电路技术领域，尤其涉及用于电子控制单元的网络信号总线的抗静电保护电路结构。


背景技术：

2.静电是一种暂时或长久性聚集的物质，并且受周围高阻值介质所阻隔，因而无法自该物质流动出的静止状态电荷群。一旦这些电荷群大量累积而造成电位能增加，且高阻值介质的隔绝条件产生变化，譬如当有导电介质靠近所接触该物质时，就可能发生空气放电或接触放电现象，导致在该物质上所累积的电荷经由导电介质而释放至另一物质。
3.另一方面，一般车辆多半具有安装于车内的电子控制单元(electronic control unit,ecu)装置(譬如车用计算机或其周边控制装置)，由于大多数的车辆都是金属壳体所包覆，在金属屏蔽效应的作用下，对于内嵌于车内的电子装置有一定的保护作用。虽然如此，大部分的轮胎都是由绝缘的橡胶所组成，当车体接收自环境中其他物质所释放的电荷时，由于无法藉由橡胶制成的轮胎而真正接地使属壳体所累积的电荷进一步再流向地表，因此，仍有可能在金属壳体上累积并残留大量的电荷。
4.使用者的身体或其所携带的物品(如钥匙)一旦接触到车辆的金属壳体(如车身、车门或钥匙孔)，就可能使金属壳体上所累积的大量电荷流向使用者的身体或其所其所携带的物品。当使用者或其所携带的物品进入车内后，又靠近或接触到ecu装置时，就有可能对ecu装置放电。
5.由于目前越来越多安装于车内的电子控制单元(electronic control unit；ecu)装置都具备传输网络信号的电路总线与器件，譬如控制局域网络总线(control area network bus；can bus)与区域互联网络总线(local interconnect network bus；lin bus)。一旦上述的电荷释放至ecu装置，轻则会造成can bus与lin bus所传递的信号失真，重则可能会造成其中的重要器件(如ecu、can bus信号收发器与lin bus信号收发器)损坏而造成无法再继续正常地传输网络信号。
6.为了检验ecu装置在通电运作状态下，承受静电的能力。在现有的静电放电(electrostatic discharge，esd)测试规范中，以iso 10605所规范的测试规范较广为使用。在iso 10605的测试规范中，会先建构一个esd测试环境，并将该测试环境中的温度维持在(23 3)℃，并将相对湿度维持在20％至40％。然后将一个探针放置在每个暴露表面的间隙以对ecu装置内部空间进行空气放电(利用空气作为介质而非直接接触)与接触放电，藉以在放电后检验内部的组件或电路是否发生损坏或功能异常的情况，据此作为判断ecu装置抗静电能力的依据。
7.因此亟需用于电子控制单元的网络信号总线的抗静电保护电路结构以解决上述问题。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于提供一种用于电子控制单元的网络信号总线的抗静电保护电路结构，能够承受更大的放电量的静电而不影响其网络信号传输功能。
9.为达此目的，本发明采用了以下方案：
10.用于电子控制单元的网络信号总线的抗静电保护电路结构，包括：
11.控制局域网络总线抗静电保护电路，该控制局域网络总线抗静电保护电路通过控制局域网络总线信号收发器而与电子控制单元电性连接，该控制局域网络总线抗静电保护电路包括高电压准位保护分支电路和低电压准位保护分支电路，该高电压准位保护分支电路通过该控制局域网络总线信号收发器的高电位接脚依序电性连接于共模电感与第一瞬态电压抑制二极管后接地，该低电压准位保护分支电路通过该控制局域网络总线信号收发器的低电位接脚依序电性连接于该共模电感与该第一瞬态电压抑制二极管后接地；及
12.区域互联网络总线抗静电保护电路，该区域互联网络总线抗静电保护电路与区域互联网络总线信号传输电路电性连接，该区域互联网络总线信号传输电路从区域互联网络总线信号输入端依序经由区域互联网络总线信号收发器而电性连接于该电子控制单元，该区域互联网络总线抗静电保护电路包括第二瞬态电压抑制二极管，该第二瞬态电压抑制二极管的一端电性连接于该区域互联网络总线信号输入端以及该区域互联网络总线信号收发器之间，该第二瞬态电压抑制二极管的另一端接地。
13.示例性地，该控制局域网络总线信号收发器为taj1040芯片。
14.示例性地，该区域互联网络总线信号收发器为taj1027芯片。
15.示例性地，该第二瞬态电压抑制二极管能承受的空气放电电压与接触放电电压皆为30kv。
16.示例性地，该第二瞬态电压抑制二极管能承受的空气放电电压与接触放电电压分别为15kv与8kv。
17.示例性地，该共模电感为act45b系列的共模电感。
18.本发明的有益效果为：
19.本发明提供的用于电子控制单元的网络信号总线的抗静电保护电路结构中，能够提升对于网络信号总线(包含控制局域网络总线与区域互联网络总线)的静电承受能力，让其相关器件(如电子控制单元、控制局域网络总线信号收发器与区域互联网络总线信号收发器)得到保护而更不易损坏。
附图说明
20.图1是本发明提供的用于电子控制单元的网络信号总线的抗静电保护电路结构的功能方块图；
21.图2是本发明提供的控制局域网络总线抗静电保护电路与周边相关电路以及器件的电路图；
22.图3是本发明提供的区域互联网络总线抗静电保护电路与周边相关电路以及器件的电路图。
23.图中：
24.100、用于电子控制单元的网络信号总线的抗静电保护电路结构；
25.200、控制局域网络总线信号收发器；
26.300、电子控制单元；
27.400、区域互联网络总线信号输入端；
28.500、区域互联网络总线信号收发器；
29.1、控制局域网络总线抗静电保护电路；
30.11、共模电感；
31.12、第一瞬态电压抑制二极管；
32.2、区域互联网络总线抗静电保护电路；
33.21、第二瞬态电压抑制二极管；
34.hvp、高电压准位保护分支电路；
35.lvp、低电压准位保护分支电路；
36.lb、区域互联网络总线信号传输电路；
37.canh、高电位接脚；
38.canl、低电位接脚。
具体实施方式
39.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
40.本发明中限定了一些方位词，在未作出相反说明的情况下，所使用的方位词如“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”，这些方位词是为了便于理解而采用的，因而不构成对本发明保护范围的限制。
41.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
42.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
43.请参考图1，本实施例提供了一种用于电子控制单元的网络信号总线的抗静电保护电路结构(以下简称“保护电路结构”)100，包括控制局域网络总线(control area network bus；can bus)抗静电保护电路1(以下简称“can bus保护电路”)与区域互联网络总线(local interconnect network bus；lin bus)抗静电保护电路2(以下简称“lin bus保护电路”)。
44.can bus保护电路1通过控制局域网络总线信号收发器(以下简称“can bus信号收
发器”)200而电性连接于电子控制单元(electronic control unit；ecu)300。can bus保护电路1包括共模电感11、第一瞬态电压抑制(transient voltage suppressor；tvs)二极管(以下简称“第一tvs二极管”)12、高电压准位保护分支电路hvp和低电压准位保护分支电路即lvp。lin bus保护电路2系电性连接于区域互联网络总线信号传输电路(以下简称“lin bus信号传输电路”)lb，lin bus保护电路2包括第二瞬态电压抑制二极管(以下简称“第二tvs二极管”)21。lin bus信号传输电路lb通过区域互联网络总线信号输入端(以下简称“lin bus信号输入端”)400经由区域互联网络总线信号收发器(以下简称“lin bus信号收发器”)500而电性接于ecu 300。
45.请继续参考图1和图2，由于can bus信号是属于一种差分信号，所以can bus信号收发器200包括高电位接脚canh与低电位接脚canl。
46.本实施例中的高电压准位保护分支电路hvp系由can bus信号收发器200的高电位接脚canh依序电性连接于共模电感11与第一tvs二极管12后接地。相似地，低电压准位保护分支电路lvp系由can bus信号收发器200的低电位接脚canl依序电性连接于共模电感11与第一tvs二极管12后接地。
47.优选地，本实施例中的can bus信号收发器200可为taj1040芯片。第一tvs二极管12所能承受之空气放电电压与接触放电电压皆为30kv。共模电感11系为act45b系列的共模电感。
48.请一并参阅图1和图3，lin bus信号收发器500包括lin bus信号接脚(即图3中组件500内部标示lin的接脚)、lin bus信号发送接脚(即图3中组件500内部标示txd的接脚)与lin bus信号接收接脚(即图3中组件500内部标示rxd的接脚)。lin bus信号传输电路lb系自lin bus信号输入端400经由lin bus信号接脚而电性接于lin bus信号收发器500，再分别经由lin bus信号发送接脚与lin bus信号接收接脚而电性接于ecu 300。
49.第二tvs二极管21的一端电性连接于lin bus信号输入端400与lin bus信号收发器500之间，第二tvs二极管21的另一端接地。优选地，lin bus信号收发器500可为taj1027芯片，且第二tvs二极管21所能承受之空气放电电压与接触放电电压分别为15kv与8kv。
50.由于高电位接脚canh、低电位接脚canl在受静电干扰或冲击时的can bus信号传输稳定性，以及lin bus信号接脚(即图3中组件500内部标示lin的接脚)受静电干扰或冲击时的lin bus信号传输稳定性决定了ecu 300的网络信号总线整体的抗静电能力。
51.此外，由于iso 10605的测试规范中，会在ecu 300运作期间，在高电位接脚canh、低电位接脚canl、lin bus信号接脚与壳体的间隙处，以接触放电的方式释放4kv至8kv不等的静电，以空气放电的方式释放4kv至25kv不等的静电；因此，在与高电位接脚canh、低电位接脚canl、lin bus信号接脚等处直接或间接电性连接于保护电路才能提供直接而有效的保护效果。藉由上述手段，明显可大幅提升对于网络信号总线(包含can bus与lin bus)的静电承受能力，让其相关器件(如ecu 300、can bus信号收发器200与lin bus信号收发器500)得到保护而更不易损坏。
52.综合上所述，藉由上述手段，明显可大幅提升对于网络信号总线(包含can bus与lin bus)的静电承受能力，让其相关器件(如ecu 300、can bus信号收发器200与lin bus信号收发器500)得到保护而更不易损坏。
53.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对
其实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。