一種在線調(diào)試工具的高速隔離保護(hù)電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種在線調(diào)試工具的高速隔離保護(hù)電路，屬于汽車電子領(lǐng)域使用的在線調(diào)試工具隔離保護(hù)領(lǐng)域，包括由高壓隔離電路、電源轉(zhuǎn)換電路、調(diào)理電路A和調(diào)理電路B，調(diào)試平臺PC或者被測試的電子控制單元ECU發(fā)出的信號都經(jīng)過此隔離保護(hù)電路處理，實(shí)現(xiàn)ECU和調(diào)試平臺之間完整的信號傳遞，隔離電路輸入口預(yù)留上拉電路，可實(shí)現(xiàn)兩路單項(xiàng)的信號隔離，或者1對正向和反向的2錄信號隔離，電源轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)不改變信號高低電平邏輯的情況下提高信號驅(qū)動力，調(diào)理電路集中隔離前和隔離后的信號，方便使用標(biāo)準(zhǔn)接口插件將高速隔離保護(hù)電路與調(diào)試工具、ECU進(jìn)行連接。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡潔、芯片格力電壓達(dá)2500V，并可根據(jù)實(shí)際需求增加隔離芯片，適用范圍廣，可用于大部分調(diào)試工具的隔離需求。
【專利說明】一種在線調(diào)試工具的高速隔離保護(hù)電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及到汽車電子領(lǐng)域，具體涉及一種汽車電子領(lǐng)域在線調(diào)試工具的高速隔離保護(hù)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]目前汽車電子領(lǐng)域，發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)(EMS)的電子控制單元(ECU)中使用的主芯片(CPU)多使用美國freescale、德國infineon、法國ST、美國TI等公司的產(chǎn)品?；谏鲜鰪S家CPU設(shè)計(jì)的ECU在設(shè)計(jì)、調(diào)試時使用的在線調(diào)試工具均為芯片生產(chǎn)公司或其關(guān)聯(lián)公司開發(fā)的調(diào)試工具，調(diào)試工具成本較高，并且很少帶有過壓保護(hù)功能或隔離功能，通常是調(diào)試工具由調(diào)試平臺(PC)供電，與被控電子控制單元(ECT)的主芯片(CPU)共地，調(diào)試接口接通，通過調(diào)試軟件進(jìn)行在線的調(diào)試、標(biāo)定，附圖1為具體調(diào)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
[0003]在調(diào)試、生產(chǎn)過程中，由于發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)(EMS)，尤其是柴油機(jī)高壓共軌、柴油缸內(nèi)直噴等系統(tǒng)，電子控制單元(ECU)板內(nèi)存在高電壓或離線控制信號，同時觀測工具示波器等儀器的地信號與調(diào)試平臺(PC)共地，在測試高壓信號或離線控制信號時，若示波器地線接錯或信號接錯，容易出現(xiàn)高壓信號從調(diào)試工具地線通過，燒毀調(diào)試工具的情況；并且發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)(EMS)燃油噴射、電子點(diǎn)火等系統(tǒng)存在較大干擾，會通過調(diào)試工具與電子控制單元(ECT)的共地線由電子控制單元(ECT)串?dāng)_到調(diào)試平臺(PC)，或調(diào)試平臺(PC)的電源燈干擾信號經(jīng)過調(diào)試工具與ECU的共地線串到ECU，引起調(diào)試系統(tǒng)的不穩(wěn)定，影響調(diào)試效率。
[0004]為了改善這種現(xiàn)象，需要提供一種低成本、高安全性、結(jié)構(gòu)簡單的高速隔離保護(hù)電路，實(shí)現(xiàn)調(diào)試工具與電子控制單元(ECU)之間的完全電氣隔離，降低系統(tǒng)存在誤操作時損壞調(diào)試工具的風(fēng)險(xiǎn)，并隔絕調(diào)試平臺與電子控制單元(ECU)之間的電磁干擾。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型提供一種低成本、高安全性、結(jié)構(gòu)簡單的高速隔離保護(hù)電路，解決現(xiàn)有調(diào)試工具及調(diào)試系統(tǒng)中存在的損壞調(diào)試工具、由于在線調(diào)試而為系統(tǒng)引入干擾的問題。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
[0007]高速隔離保護(hù)電路，由高壓隔離電路、電源轉(zhuǎn)換電路、調(diào)理電路A和調(diào)理電路B構(gòu)成；其中高壓隔離電路一端與調(diào)理電路A連接，另一端分別與調(diào)理電路B和電源轉(zhuǎn)換電路連接；調(diào)理電路A—端與高壓隔離電路連接，另一端連接需要調(diào)試的電子控制單元(以下簡稱ECU);電源轉(zhuǎn)換電路分別與高壓隔離電路和調(diào)理電路B連接；調(diào)理電路B分別與高壓隔離電路、電源轉(zhuǎn)換電路以及調(diào)試工具連接。高速隔離保護(hù)電路的工作原理是:調(diào)試平臺控制信號通過調(diào)試工具處理后，經(jīng)過調(diào)理電路B處理后，通過高壓隔離電路將信號隔離處理后，通過調(diào)理電路A處理后，輸出給電子控制單元，同樣，E⑶反饋信號通過調(diào)理電路A處理后，通過高壓隔離電路將信號隔離處理后，經(jīng)過調(diào)理電路B及電源轉(zhuǎn)換電路處理后，通過調(diào)試工具處理后，反饋給調(diào)試平臺，完成ECU和調(diào)試平臺之間的完整的信號傳遞。本實(shí)用新型可提供多路正向信號和反向信號的隔離電路，根據(jù)需要隔離的信號差異自由組合，具有很好的兼容性，且能夠迅速響應(yīng)，不會造成信號延時或者信號干擾；電平轉(zhuǎn)換電路可以提高本實(shí)用新型兼容性，滿足部分特殊信號的隔離；調(diào)理電路A和調(diào)理電路B是本實(shí)用新型與ECU和調(diào)試工具通信連接的紐帶。
[0008]所述高壓隔離電路，由數(shù)字隔離芯片、電阻、電容器件構(gòu)成，本發(fā)明使用的數(shù)字隔離芯片SI8420或SI8421，可實(shí)現(xiàn)150MHz高速信號的隔離傳輸，此速率可以滿足目前絕大多數(shù)信號的要求，數(shù)字隔離芯片SI8420可提供兩路單向的信號隔離，SI8421可提供I對正向和反向的2路信號隔離，同一信號同時接在I對正向和反向電路上即可實(shí)現(xiàn)雙向信號隔離；實(shí)際使用中可根據(jù)調(diào)試工具的信號特點(diǎn)選擇使用SI8420或SI8421，以及芯片的數(shù)量，需要傳遞I對正向隔離信號需要使用I片SI8420，需要傳遞I對雙向信號需要使用I片SI8421。通過選擇SI8420和SI8421芯片以及這兩種芯片的不同數(shù)量組合可以實(shí)現(xiàn)任何數(shù)量的單向或雙向數(shù)字信號隔離。鑒于實(shí)際使用中可能遇到類似于復(fù)位信號等低有效信號，由于調(diào)試工具輸出的復(fù)位信號為集電極開路輸出，因此電路中信號隔離輸入口預(yù)留上拉電路，可以在不影響通信的情況下達(dá)到信號隔離的效果。由于數(shù)字隔離芯片SI8420和SI8421可實(shí)現(xiàn)2500V的電壓隔離，并且傳輸延遲小于10ns，基于數(shù)字隔離芯片SI8420和SI8421設(shè)計(jì)的高壓隔離電路可實(shí)現(xiàn)2500V的電壓隔離，并且傳輸延遲小于10ns。
[0009]所述電源轉(zhuǎn)換電路，由三極管、電阻構(gòu)成，由于調(diào)試工具的工作需要檢測ECU是否處于上電工作狀態(tài)，即ECU電源是否正常，需要檢測電源電壓是否為VCC;而由于調(diào)試工具內(nèi)部檢測電路的特殊性，將ECU電源信號當(dāng)做信號進(jìn)行傳輸會提示報(bào)錯，需要提供足夠驅(qū)動能力的輸出信號來模擬該電源信號，電源轉(zhuǎn)換電路通過三極管、電阻構(gòu)成的電路結(jié)構(gòu)，可將經(jīng)過高壓隔離電路隔離后驅(qū)動力約為10mA、不能滿足所有信號的驅(qū)動要求的電源電壓信號，在不改變信號高低電平邏輯的情況下，可將信號驅(qū)動力提高至600mA，最終達(dá)到滿足調(diào)試工具內(nèi)部檢測電路采集要求的效果。
[0010]所述調(diào)理電路A與調(diào)理電路B，分別由6PIN排座和10PIN排座及連線構(gòu)成，此電路主要作用是將隔離前的信號與隔離后的信號集中，并組合成標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)試接口插件，方便使用標(biāo)準(zhǔn)接口插件將高速隔離保護(hù)電路與調(diào)試工具、ECU進(jìn)行連接。
[0011]本實(shí)用新型的有益效果:
[0012]本實(shí)用新型電路只需要數(shù)字隔離芯片、三極管、電阻、電容等組成，結(jié)構(gòu)簡潔，成本低；
[0013]本實(shí)用新型選用的隔離芯片隔離電壓達(dá)2500V，可以實(shí)現(xiàn)完全的電氣隔離，調(diào)試平臺與ECU的隔離效果好；
[0014]本實(shí)用新型可以選擇兩路單向或I對雙向的數(shù)字隔離芯片，并可根據(jù)實(shí)際需求增加數(shù)量，適用范圍廣，可以滿足大部分調(diào)試工具的隔離需求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為調(diào)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
[0016]圖2為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖
[0017]圖3為本實(shí)用新型高壓隔離電路原理圖
[0018]圖4為本實(shí)用新型電源轉(zhuǎn)換電路原理圖
[0019]圖5為本實(shí)用新型調(diào)理電路連接示意圖【具體實(shí)施方式】
[0020]為了更清晰的描述本實(shí)用新型的效果，下面將本實(shí)用新型應(yīng)用于FREESCALE與PEMICR0聯(lián)合推出的型號為PE4576的Multilink Universal的背景調(diào)試工具(BackgroundDebug Module簡稱BDM)的實(shí)施方式進(jìn)行描述。具體電路如附圖3、4、5所示，該實(shí)施方案也適用于其它類型的調(diào)試工具。
[0021]由于BDM的信號為I路復(fù)位信號從調(diào)試工具至E⑶，I路數(shù)據(jù)信號在調(diào)試工具與E⑶之間雙向傳遞，以及I路電源電壓信號從E⑶至調(diào)試工具，即2路信號從調(diào)試工具至E⑶，兩路信號從E⑶至調(diào)試工具，所以選擇2片數(shù)字隔離芯片SI8421。
[0022]本實(shí)用新型高壓隔離電路如圖3，該電路主要由編號為U1、U2的2片數(shù)字隔離芯片SI8421與電阻電容及連線構(gòu)成的。且只需要提供4路信號隔離即可，其中:芯片Ul的第I管腳、第2管腳分別經(jīng)過R1、R2連接到E⑶電源VCC1，第3管腳通過電阻R3連接到E⑶的復(fù)位信號輸入口 RSTBl上，第4管腳直接接E⑶的地GND1，第5管腳直接接BDM的地GND2，第6管腳通過R9和RlO接BDM端電源VCC2，R9與RlO間的信號引出接在BDM的復(fù)位信號輸出口 RSTB2上，第7管腳通過R8連接到電源轉(zhuǎn)換電路的BI信號口，第8管腳通過R7連接到BDM電源VCC2，第I管腳與第4管腳之間并聯(lián)電容C1、C2，第8管腳與第5管腳之間并聯(lián)電容C3、C4 ;芯片U2的第I管腳經(jīng)過R4連接E⑶電源VCCl，第2、3管腳分別經(jīng)過R5、R6連接到E⑶的信號傳輸口 BKGDl，第4管腳直接接E⑶的地GNDl，第5管腳直接接BDM的地GND2，第6、7管腳經(jīng)過R13、R12連接到BDM的信號傳輸口 BKGD2，第8管腳經(jīng)過Rll連接到BDM的電源VCC2，第I管腳與第4管腳之間并聯(lián)電容C5、C6，第8管腳與第5管腳之間并聯(lián)電容C7、C8 ；
[0023]本實(shí)用新型電源轉(zhuǎn)換電路如圖4，該電路主要由5551三極管、5401三極管以及電阻電容構(gòu)成的，其中:高壓隔離電路提供的電源使能信號BI經(jīng)過R14連接到5551三極管Ql的基極，Ql的基極經(jīng)過R15與Ql發(fā)射極連接，Ql的發(fā)射極與GND2連接，Ql集電極經(jīng)過R17連接到VCC2，Q1的集電極與5401三極管Q2的基極相連，Q2的集電極經(jīng)過R16與GND2連接，Q2集電極引出信號作為BDM的功能模塊電源VCC，Q2發(fā)射極直接與VCC2連接。
[0024]本實(shí)用新型的調(diào)理電路A和調(diào)理電路B如圖5，該電路由6PIN排座、10PIN排座及連線構(gòu)成，其中調(diào)理電路A為6PIN排座，I號腳接BKGDl，2號腳接GNDl，4號腳接RSTBl，6號腳接VCCl ;調(diào)理電路B為10PIN插件，I號腳接BKGD2，2號腳接GND2，4號腳接RSTB2，6號腳接VCC，9號腳接VCC2，主要作用是連接隔離保護(hù)電路、電源轉(zhuǎn)換電路與E⑶、調(diào)試工具。
[0025]本實(shí)用新型不局限于上述實(shí)施例，任何在本實(shí)用新型披露的技術(shù)范圍內(nèi)的等同構(gòu)思或者改變，均列為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種在線調(diào)試工具的高速隔離保護(hù)電路，其特征在于:由高壓隔離電路、電源轉(zhuǎn)換電路、調(diào)理電路A和調(diào)理電路B構(gòu)成，其中高壓隔離電路一端與調(diào)理電路A連接，另一端分別與調(diào)理電路B和電源轉(zhuǎn)換電路連接；調(diào)理電路A—端與高壓隔離電路連接，另一端連接需要調(diào)試的電子控制單元；電源轉(zhuǎn)換電路分別與高壓隔離電路和調(diào)理電路B連接；調(diào)理電路B分別與高壓隔離電路、電源轉(zhuǎn)換電路以及調(diào)試工具連接。
2.如權(quán)利要求1所述的高速隔離保護(hù)電路，其特征還在于:所述高壓隔離電路由數(shù)字隔離芯片、三極管、電阻和電容器件構(gòu)成，通過選擇SI8420和SI8421芯片以及這兩種芯片的不同數(shù)量組合可以實(shí)現(xiàn)任何數(shù)量的單向或雙向數(shù)字信號隔離，同時，電路中信號隔離輸入口預(yù)留上拉電阻。
【文檔編號】G05B23/02GK203773348SQ201320888633
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】薛小莉, 孫金虎, 陳浩 申請人:鎮(zhèn)江恒馳科技有限公司