一种船用总线隔离收发电路的制作方法

本实用新型涉及船用通信技术领域，特别是涉及一种船用总线隔离收发电路。

背景技术：

NMEA2000是在汽车CAN总线基础上发展起来的海事通信总线协议，它使用一个简单的电缆网络代替现在使用的多条电缆的互联方式。NMEA2000可以适应航海设备、发电机组、轮机、导航、舵系统、火警和控制的要求。数据和指令传输都享用同一个电缆，主干网长度250米情况下可支持高达250Kbits/秒的通信速率。NMEA2000是自配置的，无需设定，也不需要控制器。在不关闭网络的情况下设备可以加入或者移除。

为防止其他设备和信号对NMEA2000网络的干扰和损害，NMEA2000协议物理层要求NMEA2000电路必须与通信设备隔离， 指标要求：DC隔离（与设备非NMEA2000的任何外部端子间的阻抗）不小于100KΩ； AC隔离（与设备非NMEA2000的任何外部端子间的电容值）不大于100pF。

目前一些采用集成变压器做隔离措施的汽车上适用的CAN收发器IC，如Analog Devices的ADM3054，虽然可满足NMEA2000的DC和AC隔离要求，但是此类IC内部带有编解码器，需要定时（间隔1微秒）刷新编解码器，这会产生一些不必要的寄生辐射信号从而造成海事频段的EMC性能不达标。

此外，标准要求NMEA2000的BUS端（NET-H和NET-L）要求能承受一定的电压误接而不被损坏，现有标准为±18V。但是新标准±36V的承受电压将会实施。NMEA2000常用的CAN收发器IC是TI的

ISO1050，此IC自带隔离功能，可满足NMEA2000的DC和AC隔离要求，但是它的总线端子只能承受-27V~+40V的误接电压，不能满足新标准±36V的承受电压。

技术实现要素：

为了满足NMEA2000规范的DC和AC隔离要求，且不产生寄生辐射，本实用新型提供了一种船用总线隔离收发电路。

本实用新型提供的一种船用总线隔离收发电路，包括NMEA2000总线、CAN收发器和CAN控制器；所述CAN收发器与NMEA2000总线连接；所述CAN收发器和CAN控制器之间还具有隔离电路，所述隔离电路包括第一光耦隔离电路和第二光耦隔离电路。本实用新型的一种船用总线隔离收发电路，隔离电路采用第一光耦隔离电路和第二光耦隔离电路，满足DC和AC隔离要求，且又能满足海事频段对寄生辐射的严格要求。

进一步地，所述CAN收发器包括数据接收端和数据发送端，所述CAN控制器具有接收端和发送端；所述第一光耦隔离电路连接在CAN收发器数据接收端和CAN控制器接收端之间；所述第二光耦隔离电路连接在CAN收发器数据发送端和CAN控制器发送端之间。

NMEA2000总线数据经过CAN收发器实现差分-单端数据转换，由CAN收发器数据接收端馈入第二光耦隔离电路的输入端，经第二光耦隔离电路转换后，由第二光耦隔离电路的输出端输出到CAN控制器的接收端并由CAN控制器进行后续数据处理。

来自CAN控制器发送端的数据馈入第一光耦隔离电路的输入端，经过第一光耦隔离电路的光电隔离转换后，馈入CAN收发器的数据发送端（，由CAN收发器实现单端-差分数据转换并馈送到NMEA2000总线上并由其它设备接收。

进一步地，所述第一光耦隔离电路包括第一光电耦合器，所述第一光电耦合器的输入正极通过第一上拉电阻与第一电源连接；所述第一光电耦合器的输入负极与CAN控制器发送端连接；所述第一光电耦合器的集电极与CAN收发器数据发射端连接；所述第一光电耦合器的发射极接地。

进一步地，所述第二光耦隔离电路包括第二光电耦合器，所述第二光电耦合器的输入正极通过第二上拉电阻与第二电源连接；所述第二光电耦合器的输入负极与CAN收发器接收端连接；所述第二光电耦合器的集电极与CAN控制器接收端连接；所述第二光电耦合器的发射极接地。

进一步地，所述CAN收发器为SN65HVD251。

进一步地，所述CAN收发器为TLE6250、PCA82C251、SN65HVD233中的其中一种。

本实用新型的一种船用总线隔离收发电路，采用通用CAN收发器SN65HVD251，或同性能者TLE6250、PCA82C251、SN65HVD233中的其中任意一种，防误接电压可达±36V。可以满足新标准要求NMEA2000的BUS端要求能承受±36V电压误接而不被损坏的要求。且不会产生寄生辐射从而造成海事频段的EMC性能不达标。

进一步地，所述NMEA2000总线还包括总线电源连接端；所述CAN收发器VCC端与总线电源连接端之间具有电压转换电路。因为CAN 收发器的供电电压有要求，一般不能超过7V，而NMEA2000总线的电源电压范围为9V~36V，电压转换电路可以把电压降压到适当的工作电压。

进一步地，所述电压转换电路包括DC-DC转换器。

进一步地，所述电压转换电路还包括滤波电容。

进一步地，第一光耦隔离电路的输出电压端与所述电压转换电路的输出端连接；第一光耦隔离电路的输入正极通过第二上拉电阻与所述电压转换电路的输出端连接。

进一步地，所述NMEA2000总线包括总线数据信号端；CAN收发器的BUS端与NMEA2000总线的总线数据信号端连接。

有益效果：

1、本实用新型所采用第一光耦隔离电路和第二光耦隔离电路，满足DC和AC隔离要求，且不会产生寄生辐射从而造成海事频段的EMC性能不达标。

2、更进一步的，防误接电压可达±36V。可以满足新标准要求NMEA2000的BUS端要求能承受±36V电压误接而不被损坏的要求。

附图说明

图1为本实用新型实施例所提供的一种船用总线隔离收发电路的原理框图；

图2为本实用新型实施例所提供的一种船用总线隔离收发电路的电路图。

附图标记：

1-NMEA2000总线、2-电压转换电路、3-CAN收发器、4-隔离电路、5-CAN控制器、11-总线数据信号端、12-总线电源连接端、41-第一光耦隔离电路、42-第二光耦隔离电路。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1所示，本实用新型实施例提供的一种船用总线隔离收发电路，包括NMEA2000总线1、CAN收发器3和CAN控制器5；所述CAN收发器3与NMEA2000总线1连接；所述CAN收发器3和CAN控制器5之间还具有隔离电路4，所述隔离电路4包括第一光耦隔离电路41和第二光耦隔离电路42。本实用新型的一种船用总线隔离收发电路，CAN控制器5可以用普通的控制器，隔离电路采用第一光耦隔离电路和第二光耦隔离电路，满足DC和AC隔离要求，且不会产生寄生辐射从而造成海事频段的EMC性能不达标，能满足海事频段对寄生辐射的严格要求。

参见图2所示，具体的，CAN控制器5包括接收端CAN-RX和发送端CAN-TX。 CAN收发器3具体为CAN收发器U1，具有数据接收端RXD（U1的4脚）和数据发送端TXD（U1的1脚）。第二光耦隔离电路42连接在CAN控制器5的接收端CAN-RX和CAN收发器3的数据接收端RXD（4脚）之间；第一光耦隔离电路41连接在CAN收发器3的数据发送端TXD（1脚）和CAN控制器5的发送端CAN-TX之间。

工作原理如下：

来自NMEA2000总线的数据经过CAN收发器3实现差分-单端数据转换，由CAN收发器3的数据接收端RXD（U1的4脚）馈入第二光耦隔离电路42的输入端，经第二光耦隔离电路42转换后，由第二光耦隔离电路42的输出端输出到CAN控制器5的接收端CAN-RX并由CAN控制器进行后续数据处理。

来自CAN控制器5的发送端CAN-TX的数据馈入第一光耦隔离电路41的输入端，经过第一光耦隔离电路41的光电隔离转换后，馈入CAN收发器3的数据发送端TXD（U1的1脚），由CAN收发器3实现单端-差分数据转换并馈送到NMEA2000总线上并由其它设备接收。

如图2所示，第一光耦隔离电路41包括第一光电耦合器Q1，第一光电耦合器的输入正极（Q1的第1脚）通过第一上拉电阻R427与第一电源（3V3）连接，在一个具体实施例中，第一电源为3V电源。第一光电耦合器Q1的输入负极（Q1的第3脚）与CAN控制器的发送端CAN-TX连接。第一光电耦合器Q1的集电极（Q1的第5脚）与CAN收发器3的数据发射端TXD（U1的1脚）连接。第一光电耦合器Q1的发射极（U1的4脚）接地。

第二光耦隔离电路42包括第二光电耦合器Q2，第二光电耦合器Q2的输入正极（Q2的第1脚）通过第二上拉电阻R429与第二电源（5V_N2K）连接，在一个具体实施例中，第二电源为5V电源。第二光电耦合器Q2的输入负极（Q2的第3脚）与CAN收发器的数据接收端RXD（U1的4脚）连接。第二光电耦合器Q2的集电极（Q2的第5脚）与CAN控制器5的接收端CAN-RX连接。第二光电耦合器Q2的发射极（Q2的第4脚）接地。

优选地，所述CAN收发器3，具体为CAN收发器U1，型号为SN65HVD251。

作为CAN收发器3的替代方案，所述CAN收发器3，具体为CAN收发器U1，型号为CAN收发器为TLE6250、PCA82C251、SN65HVD233中的其中一种。

本实用新型的一种船用总线隔离收发电路，采用通用CAN收发器SN65HVD251，或同性能者TLE6250、PCA82C251、SN65HVD233中的其中任意一种，防误接电压可达±36V。可以满足新标准要求NMEA2000的BUS端要求能承受±36V电压误接而不被损坏的要求，且不会产生寄生辐射从而造成海事频段的EMC性能不达标。

NMEA2000总线1包括总线数据信号端11，又称BUS端，包括总线差分数据信号正端NET-H和总线差分数据信号负端NET-L。CAN收发器3的信号线连接端包括CANL（U1的6脚）、CANH（U1的7脚），CAN收发器3的信号线连接端与NMEA2000总线1的总线数据信号端11连接。

NMEA2000总线1还包括总线电源连接端12， CAN收发器U1的VCC端（U1的3脚）与总线电源连接端12之间具有电压转换电路2。因为CAN 收发器U1的供电电压有要求，一般不能超过7V，而NMEA2000总线1的电源电压范围一般为9V~36V，电压转换电路2可以把总线的电源电压降压到适当的工作电压，例如5V。

具体的，电压转换电路2包括DC-DC转换器U2，具有输入端VIN、输出端VOUT。

更进一步地，所述电压转换电路2还包括滤波电容。滤波电容包括第一滤波电容C1、第二滤波电容C2。

总线电源连接端12包括总线电源正端NET-S和总线电源负端NET-C。第一滤波电容C1连接在总线电源正端NET-S和总线电源负端NET-C之间，且第一滤波电容C1的其中一端还连接DC-DC转换器U2。

DC-DC转换器U2的输入端VIN与总线电源连接端12连接，DC-DC转换器U2的输出端VOUT与CAN收发器U1的VCC端（U1的3脚）连接。

第一光电耦合器Q1的输出电压端（Q1的第6脚）连接第三电源，在一个具体实施例中，第三电源为5V电源。

第二光电耦合器Q2的输出电压端（Q2的第6脚）连接第四电源，在一个具体实施例中，第四电源为3V电源。

作为优选的方案，第二电源的电压可以由电压转换电路2，也就是DC-DC转换器U2的输出端VOUT提供， 第二光电耦合器Q2的输入正极（Q2的第1脚）通过第二上拉电阻R429与电压转换电路2的输出端连接。

作为优选的方案，第三电源的电压也可以由DC-DC转换器U2的输出端VOUT提供，第一光电耦合器Q1的输出电压端（Q1的第6脚）与电压转换电路2的输出端连接。

有益效果：

1、本实用新型所采用第一光耦隔离电路和第二光耦隔离电路，满足DC和AC隔离要求，且不会产生寄生辐射从而造成海事频段的EMC性能不达标。

2、更进一步的，防误接电压可达±36V。可以满足新标准要求NMEA2000的BUS端要求能承受±36V电压误接而不被损坏的要求。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进或变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围之内。