如何使用GMSL线路故障检测同轴电源

shakencity

在任何在设备之间使用电缆的应用中，最好能够诊断线路中的故障，而无需对设备进行物理检查。Maxim的许多GMSL器件都包括线路故障电路，用于检测接地短路，电池短路和断开的电缆。本应用笔记讨论了如何使GMSL线路故障电路适用于同轴电缆（PoC），并提供了一种防止过压和过流条件的解决方案。的MAX96705和MAX96706的serdes对是一个例子。当串行器和解串器都有本地电源时，同轴电缆通过外部电阻R1，R2和R5偏置，如图1所示。

图1.没有PoC的线路故障检测。

通过同轴电缆传输电力就像通过同轴电缆传输电源一样。它也被称为幻象电源，即当电源和数据共享同一电缆时。高速串行数据，UART / I 2 C命令和直流电源都存在于GMSL PoC应用中的同轴电缆上。

最初，GMSL部件设计用于检测没有PoC的双绞线系统中的故障。如果需要PoC和线路故障检测，则需要备用电路才能正常工作。同轴电缆偏置在由电源设定的电压下，通常在5V和12V之间，用于相机应用。在这种情况下，必须重新配置线路故障电阻，并且需要PoC滤波器从高速GMSL链路注入和提取直流电源。有关新配置，请参见图2。

图2. PoC的线路故障检测。

线路故障内部电路

在芯片内部，线路故障检测器具有多级比较器，用于检测可能的线路状况：对地短路，电池短路，电缆断开和正常运行。这示于图3中。表1列出了从它的数据表中的MAX96706线故障检测输入比较器电规格。

图3.内部多级线路故障比较器。

表1.直流电气特性：线路故障检测输入（MAX96706）

参数

符号

我

类型

马克斯

单位

短接地门槛V TG 0.3V
正常阈值V TN0.57 1.07V
打开门槛V TO1.45 V IO + 0.6V
开路输入电压V IO1.47 1.75V
电池短路阈值V TE2.47 V

在表1中，有四个阈值和一个定义的电压。阈值表示保证线路故障状态的电压范围（在LMN_引脚处可见）。列在阈值范围之外的电压可以是两个相邻状态之一。例如，如果V LMN_ = 0.4V 时的电压，则线路故障输出可以是对地短路或正常运行。开路输入电压（V IO）是线路开路时LMN_上的电压，LMN_引脚通过45.3kΩ电阻上拉。在图1中，45.3kΩ是没有PoC的线路故障应用的R1值。图4（a）显示了线路打开时的等效电路，图4（b） 是线路故障阈值的直观表示。

图4.线路故障阈值。

PoC线路故障

对于PoC，同轴电缆通常偏置的电压高于V AVDD = 1.8V。PoC电压的常用值为5V和12V。由于线路的电压高于V AVDD = 1.8V，因此无法选择图1中的线路故障电阻R1，R2和R5，使LMN_引脚偏置在V TN内的某处。无论选择何种电阻值，LMN_上的电压在正常工作时的最小值为1.8V。因此，必须使用不同的电阻分压器配置。

5V PoC

对于5V PoC，选择图2中的R1和R2，使R1 =49.9kΩ，R2 =10.2kΩ。该电路的简化外观如图5所示。当线路在5V处正确偏置时，LMN_读取0.85V，即正常阈值V TN的中点。如果电缆短接到地，则LMN_看到大约0V并读取对地短路。如果电缆短路到汽车电池，则同轴线上大约为12V。在这种情况下，LMN_读取2.04V，超出定义的阈值范围。线路故障输出读取“开路电缆”或“电池短路”。控制器将“开路电缆”解释为“电池短路”非常重要。因为开路电缆看起来与正常操作相同，所以没有办法使用PoC时检测它。表2 总结了5V PoC的线路故障电压和输出。

图5.用于5V PoC的线路故障电阻分压器。

表2. 5V PoC的线路故障操作摘要

条件

LMN_电压（V）

线路故障检测器输出

短期到地面0短到地面
普通手术0.85普通手术
打开电缆0.85普通手术
电池短路（12V）2.04打开电缆或电池短路12V PoC

5V PoC的相同电阻分压器原理图用于12V PoC，但R1变为133kΩ。图6显示了这一点。在正常工作条件下，选择133kΩ电阻将LMN_偏置为0.85V。由于12V大约等于汽车的电池电压，因此无法检测到电池短路。从线路故障输出读取短接地和正常操作。有关12V PoC的线路故障电压和输出的摘要，请参见表3。

图6. 12V PoC的线路故障电阻分压器。

表3. 12V PoC的线路故障操作摘要

条件

LMN_电压（V）

线路故障检测器输出

短期到地面0短到地面
普通手术0.85普通手术
打开电缆0.85普通手术
电池短路（12V）0.85普通手术PoC系统中的保护

在使用PoC的GMSL应用中，必须注意防止损坏PoC滤波器，同轴电缆和电源。如果电缆短路接地，则电源接近电源，导致过电流。在5V PoC应用中，还应考虑电池短路，因为过压情况可能会损坏连接到电源轨的电路。

该MAX20087是四通道电源保护器，可以在PoC应用检测和管理过压，欠压，过流和过热情况。该设备独立地为所有通道提供保护; 一条车道上的故障是孤立的，不会影响其他车道的功能。如果故障仅是暂时的，它会自动重新尝试为受影响的通道供电。MAX20087还通过I2C接口提供高级监控和诊断，并可与监控控制器配合使用，在安全关键系统中实现ASIL-D额定值。有四个保护通道，非常适合4相机环绕视图系统。图7显示了MAX20087应放置在GMSL系统中的位置。

图7.采用MAX20087进行电源保护的GMSL PoC应用。

结论

在使用PoC的GMSL应用中，需要备用线路故障电路来进行正确的故障检测。该电路的设计取决于PoC电压电平，通常为5V或12V。当电缆短路到电池或短路接地时，需要额外的保护电路以防止损坏连接到电源轨的组件。当一起使用时，MAX96705和MAX96706在同一根电缆上提供强大的高速SerDes和PoC。此外，MAX20087还可用于保护四个PoC GMSL链路上的过流和过压条件。

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天师猫神

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天师猫神 发表于 2019-11-17 10:04
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