控制器区域网路节点收发器的制造方法
【专利摘要】一种电子装置，包含一控制模组及一收发模组，该收发模组另外包含一收发单元、一第一隔离元件及一第二隔离元件，该收发单元另外包含一第一开关及一第二开关，该第一隔离元件外接于该收发单元的该第一开关及该汇流排之间，该第二隔离元件外接于该收发单元的该第二开关及该汇流排之间，该第一隔离元件被建构以隔离来自该汇流排的一第一突破电流以防止该第一开关被该第一突破电流烧毁，该第二隔离元件被建构以将来自该汇流排的一第二突破电流导向该接地端，以防止该第二开关被该第二突破电流烧毁。
【专利说明】控制器区域网路节点收发器
【【技术领域】】
[0001]本发明关于收发器，尤其是控制器区域网路节点收发器。
【现有技术】
[0002]控制器区域网路(Controller Area Network)是起源于80年代，由国际标准化组织(ISO)所发布，应用于极严苛环境下的传输汇流排，它能在电气条件恶劣或是不稳定的状况下依然提供相当稳定的传输量，所以常用于各种交通工具的控制系统中。简单来说，就是利用双线差动(two-wire differential)传输的技术规格，当某个差动汇流排讯号线断路、接地或搭上电源线时，仍提供持续传送讯号。
[0003]控制器区域网路借由一控制器将一微控制单元的讯号传送给一收发器，再借由该收发器对一汇流排进行广播。该控制器与该微控制单元可经由数位制程而整合于一电子装置中。然而，前述该收发器为类比元件，如欲将该收发器与前述任一控制器整合于一电子装置中，将遭遇到极大困难。
[0004]本发明提出一种整合该控制器及该收发器的控制器区域网路节点收发器。
【
【发明内容】
】
[0005]本发明的一实施例揭不一种电子装置，包含一控制模组及一收发模组，该收发模组包含一收发单元、一第一隔离元件及一第二隔离元件，该收发单元包含第一开关及第二开关。
[0006]其中该第一隔离元件外接于该收发单元的该第一开关及一汇流排之间，该第二隔离元件外接于该收发单元的该第二开关的一端及该汇流排之间，该第二开关的另一端耦接于一接地端，其中该控制模组被建构以接收一微控制单元的一讯号，并响应于该讯号产生一控制讯号至该收发模组，该收发模组被建构以响应于该控制讯号对该汇流排广播一第一电性讯号及接收自该汇流排的一第二电性讯号及该第一隔离元件被建构以隔离来自该汇流排的一第一突破电流，该第二隔离元件被建构以将来自该汇流排的一第二突破电流导向该接地端。
[0007]本发明的一实施例揭示一种讯号收发模组，包含一收发单元、一第一隔离元件及一第二隔离元件，该收发单元另包含一第一开关及一第二开关。其中该第一隔离元件外接于该收发单元的该第一开关及汇流排之间，该第二隔离元件外接于该收发单元的该第二开关及该汇流排之间，该第一隔离元件被建构以隔离来自一汇流排的一第一突破电流，该第二隔离元件被建构以隔离来自该汇流排的一第二突破电流。
[0008]上文已经概略地叙述本发明的技术特征，以使下文的本揭露详细描述得以获得较佳了解。构成本发明的申请专利范围标的的其它技术特征将描述于下文。
[0009]本领域技术人员应可了解，下文揭示的概念与特定实施例可作为基础而相当轻易地予以修改或设计其它结构或方法而实现与本发明相同的目的。本领域技术人员亦应可了解，这类等效的建构并无法脱离后附的权利要求所提出的本发明的精神和范围。【【专利附图】
【附图说明】】
[0010]图1显示本发明一实施例的一种电子装置的示意图；
[0011]图2显示本发明一实施例的收发模组的电路示意图；及
[0012]图3显示本发明另一实施例的收发模组的电路示意图。
【【具体实施方式】】
[0013]图1显示本发明一实施例的电子装置10与微控制单元13及汇流排11的作动示意图。电子装置10为一高速控制器区域网路节点收发器，操作于例如大于125Kb/sec的传输速度。电子装置10与微控制单元13被称为一电子控制单元(Electronic Control Unit)。汇流排11包含控制器区域网路高电压讯号通道CANH及控制器区域网路低电压讯号通道CANL。电子装置10被建构以与微控制单元13及汇流排11进行电性讯号交换。
[0014]于本实施例中，如图1所示，电子装置10包含收发模组12、控制模组14、开关16及汇流排监测模组18。控制模组14包含数位元件，收发模组12则包含类比元件。电子装置10借由CMOS制程以将控制模组14、收发模组12整合于其中。该CMOS制程包含一层多晶硅(polysilicon)、四层金属、0.18?0.25 μ m及1.8伏特?40伏特的CMOS制程。
[0015]于本实施例中，电子装置10具有将该控制器区域网路高电压讯号通道CANH的电流短路到工作电压Vdd及将该控制器区域网路低电压讯号通道CANL的电流短路到接地端的容错能力。
[0016]汇流排监测模组18被建构以比较该控制器区域网路高电压讯号通道CANH的正极性电压与一参考电压，以及比较该控制器区域网路低电压讯号通道CANL的负极性电压与该参考电压，并判断该控制器区域网路高电压讯号通道CANH及该控制器区域网路低电压讯号通道CANL的电压讯号传输是否违反控制器区域网路通讯协定。如有违反控制器区域网路通讯协定，汇流排监测模组18传送一逻辑位准至收发模组12以关闭收发模组12的收发功能。
[0017]开关16位于控制模组14与收发模组12彼此的讯号输出通道及讯号输入通道之间。当电子装置10的收发功能有异常时，例如:当控制模组14发出的电性讯号未获得传输确认时，微控制单元13会输出一逻辑位准以导通开关16。此时，控制模组14的一讯号输出端、以导通的开关16及控制模组14的一讯号接收端形成一讯号检测回路以提供微控制单元13 —回路测试的功能。
[0018]图2为本发明一实施例的收发模组12的电路示意图。如图2所示，收发模组12包含收发单元26、第一隔离元件27及第二隔离元件29。收发单元26包含驱动器21、第一开关23、第二开关25、温度保护模组22、电位比较模组24、资料波型斜率控制模组28、唤醒模式控制模组80及多工器82。
[0019]温度保护模组22耦接于驱动器21，温度保护模组22被建构以提供驱动器21 —高温保护机制。当驱动器21的表面温度到达例如摄氏170度时，该高温保护机制将被启动以关闭驱动器21的所有工作。
[0020]第一开关23包含P型金氧半场效电晶体，该P型金氧半场效电晶体的源极耦接于工作电压VDD。第二开关25包含N型金氧半场效电晶体，该N型金氧半场效电晶体的源极耦接于一接地端。该些金氧半场效电晶体的闸极皆耦接于驱动器21。在一实施例中，第一开关23及第二开关25的电压最大耐受度皆为40伏特。
[0021]第一隔离元件27包含第一二极管。第一隔离元件27系以外接方式耦接于收发单元26。具体地，第一隔离元件27系耦接于控制器区域网路高电压讯号通道CANH及收发单元26的第一开关23之间。第一隔离元件27被建构以隔离来自控制器区域网路高电压讯号通道CANH的突破电流。
[0022]第二隔离元件29包含第二二极管。第二隔离元件29以外接方式耦接于收发单元26。具体地，第二隔离元件29耦接于控制器区域网路低电压讯号通道CANL及收发单元26的第二开关25之间。第二隔离元件29被建构以将来自控制器区域网路低电压讯号通道CANL的突破电流经由第二开关25导入该接地端。
[0023]如图2所示，该第一二极管的正极耦接于P型金氧半场效电晶体的汲极，而负极则耦接于汇流排11的控制器区域网路高电压讯号通道CANH。而且，该第二二极管的正极耦接于汇流排11的控制器区域网路低电压讯号通道CANL，而负极则耦接于N型金氧半场效电晶体的汲极。第一二极管及第二二极管被建构以提供防护机制予收发模组12，以防止来自汇流排11的突破电流毁坏收发模组12的P型金氧半场效电晶体及N型金氧半场效电晶体。
[0024]该防护机制运作如下:当汽车发动、遭到雷击或累积静电荷过多时，而于汇流排11产生正极性突破电流或负极性突破电流，该正极性突破电流或该负极性突破电流则会进入收发模组12。此时，该正极性突破电流无法经由第一二极管27进入第一开关23，因此，第一二极管27会将该正极性突破电流隔离以防止第一开关23被该正极性突破电流烧毁。另外，第二二极管29则会将该负极性突破电流导向该接地端以防止第二开关25被该负极性突破电流烧毁。而且，省电模式比较单元241及正常模式比较单元243具有抗突破电流的内阻，因此，省电模式比较单元241及正常模式比较单元243不会被该些突破电流烧毁。
[0025]在正常工作模式下，请同时参照图1及图2，微控制单元13产生一工作讯号至控制模组14，控制模组14响应于该工作讯号以产生一控制资料讯号至资料波型斜率控制模组28。资料波型斜率控制模组28可包含一相移电路(RC circuit)，并且被建构以接收来自控制模组14的该控制资料讯号及调整该控制资料讯号的波型，以及输出该控制资料讯号至驱动器21。
[0026]此时，唤醒模式控制模组80输出一高逻辑位准至资料波型斜率控制模组28而使其持续作动。另外，驱动器21响应于该控制资料讯号同时输出一低逻辑位准至P型金氧半场效电晶体及一高逻辑位准至N型金氧半场效电晶体，因而同时开启该P型金氧半场效电晶体与N型金氧半场效电晶体。由于该P型金氧半场效电晶体及该N型金氧半场效电晶体皆处于导通状态，汇流排11的高电压讯号通道CANH及正常模式比较单元243的一输入端借由P型金氧半场效电晶体及第一二极管拉升至工作电压VDD。同时，来自汇流排11的低电压讯号通道CANL的负极性电压被传送至正常模式比较单元243的另一输入端。在一实施例中，正常模式比较单元243包含一工作放大器。
[0027]此时，正常模式比较单元243比较工作电压Vdd及该负极性电压以产生一逻辑位准，并经由多工器82传送该逻辑位准至控制模组14。控制模组14响应于该逻辑位准传送一控制讯号至微控制单元13，亦请参照图1，微控制单元13依据该控制讯号以判断讯号的收发运作是否正常。
[0028]而且，当汽车钥匙拔除后一段时间或微控制单元13欲进入省电模式，微控制单元13产生待机控制讯号至控制模组14以使控制模组14进入省电模式，同时控制模组14响应于该待机控制讯号产生待机讯号STB至唤醒模式控制模组80。唤醒模式控制模组80响应于该待机讯号STB产生一低逻辑位准以关闭资料波型斜率控制模组28。由于驱动器21不再接收到资料波型斜率控制模组28的控制资料讯号，收发模组12亦进入省电模式。
[0029]另外，如汇流排11的电压讯号欲进入收发模组12，而微控制单元13、控制模组14及收发模组12处于省电模式时，省电模式比较单元241接收到该高电压讯号通道CANH的一电压讯号及该低电压讯号通道CANL的一电压讯号，并比较汇流排11的高电压讯号通道CANH的该电压讯号及低电压讯号通道CANL的该电压讯号以产生一逻辑位准至唤醒模式控制模组80。唤醒模式控制模组80响应于该逻辑位准而产生一高逻辑位准以使资料波型斜率控制模组28进入工作的状态。在一实施例中，省电模式比较单元241包含一工作放大器。
[0030]另外，唤醒模式控制模组80的该高逻辑位准亦经由多工器82传送至控制模组14以唤醒控制模组14。控制模组14响应于省电模式比较单元241的该高逻辑位准产生一唤醒控制讯号以使微控制单元13进入工作状态。
[0031]图3显示本发明另一实施例的收发模组12’的电路示意图。如图3所示，收发模组12’包含收发单元26’、第一隔离元件27及第二隔离元件29。收发单元26包含驱动器21、第一开关23、第二开关25、温度保护模组22、电位比较模组24及资料波型斜率控制模组28。温度保护模组22耦接于驱动器21，以提供驱动器21 —高温保护机制。当驱动器21的表面温度到达例如摄氏170度时，该高温保护机制将被启动以关闭驱动器21的所有工作。第一开关23包含P型金氧半场效电晶体，该P型金氧半场效电晶体的源极耦接于工作电压VDD0第二开关25包含N型金氧半场效电晶体，该N型金氧半场效电晶体的源极耦接于一接地端。该些金氧半场效电晶体的闸极皆耦接于驱动器21。
[0032]第一隔离元件27包含第一二极管，并以外接方式耦接于收发单元26。具体地，第一隔离元件27耦接于控制器区域网路高电压讯号通道CANH及收发单元26的第一开关23之间。第一隔离元件27被建构以隔离来自控制器区域网路高电压讯号通道CANH的突破电流。
[0033]第二隔离元件29包含第二二极管，并以外接方式耦接于收发单元26。具体地，第二隔离元件29耦接于控制器区域网路低电压讯号通道CANL及收发单元26的第二开关25之间。第二隔离元件29被建构以将来自控制器区域网路低电压讯号通道CANL的突破电流经由第二开关25导入该接地端。如图3所示，第一二极管的正极耦接于P型金氧半场效电晶体的汲极，而负极耦接于汇流排11的控制器区域网路高电压讯号通道CANH。第二二极管的正极耦接于汇流排11的控制器区域网路低电压讯号通道CANL，而负极耦接于N型金氧半场效电晶体的汲极。第一二极管及第二二极管被建构以提供防护机制予收发模组12，以防止来自该汇流排11的突破电流毁坏该收发模组12的P型金氧半场效电晶体及N型金氧半场效电晶体。
[0034]该防护机制运作如下:当汽车发动、遭到雷击或累积静电荷过多，而于汇流排11产生正极性突破电流或负极性突破电流时，该正极性突破电流或该负极性突破电流会进入收发模组12。此时，该正极性突破电流无法经由第一二极管27进入第一开关23，因此，第一二极管27会将该正极性突破电流隔离以防止第一开关23被该正极性突破电流烧毁。另，第二二极管29则将该负极性突破电流导向该接地端以防止第二开关25被该负极性突破电流烧毁。又，正常模式比较单元243具有抗突破电流的内阻，因此正常模式比较单元243不会被该些突破电流烧毁。
[0035]在正常工作模式下，参照图1及图2，微控制单元13产生一工作讯号至控制模组14。控制模组14响应于该工作讯号以产生一控制资料讯号至资料波型斜率控制模组28。在一实施例中，资料波型斜率控制模组28包含一相移电路(RC circuit)。资料波型斜率控制模组28被建构以接收控制模组14的该控制资料讯号及调整该控制资料讯号的波型，并输出该控制资料讯号至驱动器21。
[0036]此时，唤醒模式控制模组80系输出一高逻辑位准至资料波型斜率控制模组28而使其持续作动。另外，驱动器21响应于该控制资料讯号及唤醒模式控制模组80的该高逻辑位准而同时输出一低逻辑位准至P型金氧半场效电晶体及一高逻辑位准至N型金氧半场效电晶体。
[0037]由于P型金氧半场效电晶体及该N型金氧半场效电晶体皆处于导通状态，工作电压Vdd将借由P型金氧半场效电晶体及第一二极管进入汇流排11的高电压讯号通道CANH及正常模式比较单元243。
[0038]同时，来自汇流排11的低电压讯号通道CANL的负极性电压被传送至该正常模式比较单元243。在一实施例中，正常模式比较单元243包含一工作放大器。
[0039]此时，正常模式比较单元243比较工作电压Vdd及该负极性电压以产生一逻辑位准，并经由多工器82传送该逻辑位准至控制模组14。控制模组14响应于该逻辑位准传送一控制讯号至微控制单元13。参照图1，微控制单元13依据该控制讯号以判断讯号的收发运作是否正常。
[0040]本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而本领域技术人员应了解，在不背离后附申请专利范围所界定的本发明精神和范围内，本发明的教示及揭示可作各种的替换及修饰。例如，上文揭示的许多制程可以不同的方法实施或以其它制程予以取代，或者采用上述二种方式的组合。
[0041 ] 此外，本案的权利范围并不局限于上文揭示的特定实施例的制程、机台、制造、物质的成份、装置、方法或步骤。本领域技术人员应了解，基于本发明教示及揭示制程、机台、制造、物质的成份、装置、方法或步骤，无论现在已存在或日后开发者，其与本案实施例揭示者以实质相同的方式执行实质相同的功能，而达到实质相同的结果，亦可使用于本发明。因此，以下的申请专利范围涵盖用以此类制程、机台、制造、物质的成份、装置、方法或步骤。
[0042]【附图标记列表】
[0043]10 电子装置
[0044]11 汇流排
[0045]12 收发模组
[0046]12’ 收发模组
[0047]13 微控制单元
[0048]14 控制模组
[0049]16 开关
[0050]18 汇流排监测模组
[0051]21驱动器
[0052]22温度保护模组
[0053]23第一开关
[0054]24电位比较模组
[0055]241省电模式比较单元
[0056]243正常模式比较单元
[0057]25第二开关
[0058]26收发单元
[0059]26’收发单元
[0060]27第一隔离元件
[0061]28资料讯号波型斜率控制模
[0062]组
[0063]29第二隔离元件
[0064]80唤醒模式控制模组
[0065]82多工器
【权利要求】
1.一种电子装置，包含: 一控制模组；及 一收发模组，包含: 一收发单元，另包含: 一第一开关；及 一第二开关； 一第一隔离元件 '及 一第二隔离元件； 其中所述第一隔离元件外接于所述收发单元的所述第一开关及一汇流排之间，所述第二隔离元件外接于所述收发单元的所述第二开关的一端及所述汇流排之间； 其中所述第二开关的另一端耦接于一接地端； 其中所述控制模组被建构以接收一微控制单元的一讯号，并响应于所述讯号产生一控制讯号至所述收发模组； 其中所述收发模组被建构以响应于所述控制讯号对所述汇流排广播一第一电性讯号及接收自所述汇流排的一第二电性讯号；及 其中所述第一隔离元件被建构以隔离来自所述汇流排的一第一突破电流，所述第二隔离元件被建构以将来自所述汇流排的一第二突破电流导向所述接地端。
2.如权利要求1所述的电子装置，其中所述第一开关为一第一型金氧半场效电晶体，所述第二开关为一第二型金氧半场效电晶体。
3.如权利要求1所述的电子装置，其中所述第一隔离元件包含一二极管及所述第二隔离元件含一二极管。
4.如权利要求1所述的电子装置另包含一开关，其中所述开关被建构以位于所述控制模组与所述收发模组之间的讯号输出端及讯号输入端之间。
5.如权利要求1所述的电子装置，其中所述收发模组包含一温度保护模组，所述温度保护模组耦接于驱动器且被建构以提供所述驱动器一高温保护机制。
6.如权利要求5所述的电子装置，其中当所述驱动器的表面温度到达摄氏170度时，所述高温保护机制将被启动。
7.—种讯号收发模组，包含: 一收发单元，另包含: 一第一开关；及 一第二开关； 一第一隔离元件 '及 一第二隔离元件； 其中所述第一隔离元件外接于所述收发单元的所述第一开关及一汇流排之间； 其中所述第二隔离元件外接于所述收发单元的所述第二开关及所述汇流排之间；及其中所述第一隔离元件被建构以隔离来自所述汇流排的一第一突破电流，所述第二隔离元件被建构以隔离来自所述汇流排的一第二突破电流。
8.如权利要求7所述的讯号收发模组，其中所述第一开关为一第一型金氧半场效电晶体，所述第二开关为一第二型金氧半场效电晶体。
9.如权利要求7所述的讯号收发模组，其中所述第一隔离元件包含一二极管及所述第二隔离元件含一二极管。
10.如权利要求7所述的讯号收发模组，其中所述收发模组包含一温度保护模组，所述温度保护模组耦接于驱动器且被建构以提供所述驱动器一高温保护机制。
【文档编号】H04B1/40GK104348513SQ201310375919
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年8月26日 优先权日:2013年7月29日
【发明者】杨存孝, 钟元之, 林伯原 申请人:世纪民生科技股份有限公司