電路還可以隔離設(shè)備201的不同部分之間的電源和接地平面。如圖2中所示，設(shè)備201的內(nèi)部電源VCC可以被隔離并且輸出為IS0_PWR。同樣，接地平面(GND)可以被隔離并且輸出為隔離接地(IS0_GND)。將理解，隔離電路221可以包括用于隔離不同信號(hào)的不同電路。例如，可以使用變壓器隔離電源和接地平面。示例性地，可以使用光隔離器集成電路將CANH和CANL與TX和RX信號(hào)相隔離。在另一個(gè)實(shí)施例中，可以使用變壓器將CANH和CANL與TX和RX信號(hào)相隔離。
[0019]圖2總體上示出在電氣系統(tǒng)周圍提供導(dǎo)電外殼以及在設(shè)備中提供內(nèi)部電流(電壓)隔離的概念。圖3現(xiàn)在進(jìn)一步描述用于設(shè)備201的i/o電路的示例性ESD保護(hù)機(jī)制。將理解，還可以針對(duì)設(shè)備202提供類似的ESD保護(hù)機(jī)制。
[0020]在圖3中，連接器222被示為9引腳DB9連接器。來自設(shè)備202的電纜223 (未示出)可以與連接器222耦合。DB9連接器可以包括金屬護(hù)罩，該金屬護(hù)罩電連接到機(jī)箱211和電路板，該電路板容納隔離電路221、ESD保護(hù)設(shè)備231、一組電容器232以及電阻網(wǎng)絡(luò)233。此外，連接器222的引腳7和2可以經(jīng)由CANH和CANL線路，將通過電纜223接收的信號(hào)傳送到隔離電路221。在圖3中，可以將圖2中的VCC和GND分別設(shè)置為5伏特和0伏特。將理解，5伏特和0伏特只是示例性電壓電平，并且可以針對(duì)VCC和GND設(shè)置任何其它電壓電平。在圖3中，隔離電源和接地平面被分別表示為IS0_PWR和IS0_GND。
[0021 ] ESD保護(hù)設(shè)備231可以被連接到引腳7和2以便提供ESD保護(hù)。在該實(shí)施例中，ESD保護(hù)設(shè)備231示例性地包括齊納二極管。盡管在該實(shí)施例中使用齊納二極管，但將理解，可以使用其它ESD保護(hù)設(shè)備(例如金屬氧化物變阻器或包含火花隙的設(shè)備)取代齊納二極管。在圖3中，齊納二極管將引腳7和2連接到隔離接地(IS0_GND)。此外，電路板可以包括一組高壓電容器232，它們?cè)跈C(jī)箱211 (其處于大地接地)與隔離接地之間與電阻網(wǎng)絡(luò)233并聯(lián)。該組高壓電容器232可以包括一個(gè)或多個(gè)電容器，以便總電容為至少1納法(nF)。電阻網(wǎng)絡(luò)233可以包括一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)的電阻器，以便它們能夠使電容器232放電。示例性地，電阻網(wǎng)絡(luò)233可以包括五個(gè)串聯(lián)的電阻器，其中每個(gè)電阻器的電阻為3.3兆歐(Mohm)。接下來，將解釋ESD保護(hù)機(jī)制的操作。
[0022]假設(shè)在使用連接器222對(duì)電纜223進(jìn)行安裝或布線期間發(fā)生ESD事件。具體地說，假設(shè)針對(duì)引腳7發(fā)生ESD事件。如果在ESD事件期間向引腳7施加10千伏電壓，則可以通過假設(shè)操作人員的電容為150皮法(pF)，計(jì)算轉(zhuǎn)移的總電荷。連接到引腳7的齊納二極管將傳導(dǎo)該電荷，這最終將電容器232充電到低于1千伏的電壓，因?yàn)殡娙萜?32的電容值較高(大于1納法)。對(duì)于隔離電路，1千伏或更小的電壓值現(xiàn)在導(dǎo)致容許值。此外，電阻網(wǎng)絡(luò)233中的多個(gè)串聯(lián)電阻器可以比單個(gè)電阻器承受更高的電壓，并且為ESD攔截電容器232提供排放放電路徑。此類排放放電路徑通過在大約100毫秒內(nèi)對(duì)電容器232放電，提供對(duì)重復(fù)ESD事件的適應(yīng)性。
[0023]工業(yè)實(shí)用性
[0024]公開的電氣系統(tǒng)和電路可以提供一種解決方案，以便可以針對(duì)同一設(shè)備獲得電磁屏蔽、電流隔離和ESD保護(hù)的益處。ESD攔截電容器例如可以將10千伏ESD事件的負(fù)載減少到小于1千伏的容許級(jí)別。因此，所述i/o電路容許ΗΙΡ0Τ測試和ESD事件。
[0025]此外，電路板可以針對(duì)在數(shù)據(jù)信號(hào)導(dǎo)體(例如，CANH和CANL)與機(jī)箱之間包含的共模電流，提供通過電容器232到隔離接地的返回路徑。此外，整個(gè)系統(tǒng)可以被包圍在導(dǎo)電外殼中，以便提供RF免疫力并且減少RF發(fā)射。常規(guī)技術(shù)可能不提供上面的優(yōu)勢。此外，將理解，上面公開的技術(shù)適用于其它接口類型，例如RS232、RS422、RS 485和以太網(wǎng)。
[0026]對(duì)于所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的是，可以對(duì)公開的技術(shù)進(jìn)行各種修改和改變。通過考慮所公開的技術(shù)的說明書和實(shí)現(xiàn)，其它實(shí)施例將對(duì)于所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說顯而易見。其意圖是說明書和實(shí)例僅被視為示例性的，真正范圍由以下權(quán)利要求及其等效物指示。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電氣系統(tǒng)，包括: 第一設(shè)備，在其中具有第一機(jī)箱和第一端口 ；以及 第二設(shè)備，在其中具有第二機(jī)箱和第二端口，其中: 所述第一設(shè)備和所述第二設(shè)備由通過所述第一端口和所述第二端口的電纜連接， 所述第二機(jī)箱被導(dǎo)電地連接到大地接地， 所述第二端口上的引腳通過靜電放電保護(hù)設(shè)備被連接到所述第二設(shè)備中的隔離接地，以及 所述隔離接地通過一組電容器被連接到所述第二機(jī)箱。2.根據(jù)權(quán)利要求1的電氣系統(tǒng)，其中所述一組電容器的電容為至少1納法。3.根據(jù)權(quán)利要求2的電氣系統(tǒng)，其中所述一組電容器被并聯(lián)連接到一組電阻器，所述一組電容器能夠通過所述一組電阻器放電到大地接地。4.根據(jù)權(quán)利要求3的電氣系統(tǒng)，其中所述一組電阻器包括多于一個(gè)電阻器的串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。5.根據(jù)權(quán)利要求1的電氣系統(tǒng)，其中所述第一機(jī)箱、所述第二機(jī)箱和所述電纜形成單個(gè)導(dǎo)電外殼。6.一種設(shè)備，包括: 機(jī)箱，在其中具有端口 ；以及 電路板，其中: 所述機(jī)箱被導(dǎo)電地連接到大地接地， 所述端口上的引腳通過靜電放電保護(hù)設(shè)備被連接到所述電路板上的隔離接地，以及 所述隔離接地通過一組電容器被連接到所述機(jī)箱。7.根據(jù)權(quán)利要求6的設(shè)備，其中所述一組電容器的電容為至少1納法。8.根據(jù)權(quán)利要求7的設(shè)備，其中所述一組電容器被并聯(lián)連接到一組電阻器，所述一組電容器能夠通過所述一組電阻器放電到大地接地。9.根據(jù)權(quán)利要求8的設(shè)備，其中所述一組電阻器包括多于一個(gè)電阻器的串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。10.根據(jù)權(quán)利要求7的設(shè)備，其中所述一組電容器包括兩個(gè)電容器。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有電流隔離的電氣系統(tǒng)。本公開涉及一種電氣系統(tǒng)。所述電氣系統(tǒng)可以包括第一設(shè)備，所述第一設(shè)備在其中具有第一機(jī)箱和第一端口。所述電氣系統(tǒng)可以還包括第二設(shè)備，所述第二設(shè)備在其中具有第二機(jī)箱和第二端口。所述第一設(shè)備和所述第二設(shè)備可以由通過所述第一端口和所述第二端口的電纜連接。所述第二機(jī)箱可以被導(dǎo)電地連接到大地接地。所述第二端口上的引腳可以通過靜電放電保護(hù)設(shè)備被連接到所述第二設(shè)備中的隔離接地，以及所述隔離接地可以通過一組電容器被連接到所述第二機(jī)箱。
【IPC分類】H02H9/04, H05K9/00
【公開號(hào)】CN105324020
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510280189
【發(fā)明人】J·F·維邁耶
【申請(qǐng)人】易安迪機(jī)車公司
【公開日】2016年2月10日
【申請(qǐng)日】2015年5月28日
【公告號(hào)】US20150357812