两线LIN网络和节点电流处理 - 爱特梅尔：简化线路配置 两线LIN架构加快汽车联网设计

　　启动两线LIN网路　电压调节器挑大樑

　　只要供给从端节点的供应电压无降至ATA6617电压调节器的最低输入电压5.5伏特之下，即可实施多从端节点两线LIN网路。在这方面，广泛的试验显示，目前配置的网路一次无法支援超过三个从端节点。施加在LIN上拉电阻上的有效负载无法取得足够的电流，以满足所有运作条件下的最低输入电压要求。

　　最后，网路受到LIN主端节点上拉电阻的电压降和多个从端节点诱导的累积负载限制。在网路上增加从端节点，将会增加施加在LIN主端节点上拉电阻上的有效负载。施加的负载Vbatt导致主端节点上拉电阻RLIN的电压降增加，从而降低提供给从端节点的输入供应电压。若输入电压下降到电压调节器运作所需的最低输入电压5.5伏特以下，输出将成为未调节，从端节点将不可运作。在这种运作模式中，电压调节器经由作用类似开关的电晶体，输入电压直接流到调节器输出。此区域的电压调节器电流不稳定，可能超过3毫安培（mA），超过正常调节电流。在这种不稳定区域运作，将导致LIN主端节点上拉电阻RLIN的电压降呈非线性增加。

　　在网路上增加从端节点，大幅提高出现“未调节”电压调节器状况的风险。此由于启动时，电源开始给网路供电之际，每个从端节点的负载电流出现暂态峰值所致。要启动每个从端节点的电压调节器，需要更多的电流，即使多从端节点网路的平均电流消耗是每个从端节点约0.8毫安培；但在启动时，每个节点的整体电流消耗必须额外增加2-3毫安培。

　　三个从端节点连接到网路时，从端节点启动暂时在网路施加的单一额外负载，此负载在正常运作期间并未出现。在启动时，LIN匯流排供应电压约5.5伏特。最后，从端节点电压调节器稳定下来，供应电压稳定在8.2伏特，这时开始网路通讯。

　　强化节点电流处理效能　五节点网路执行多从端节点

　　网路中增加第四个从端节点时，LIN匯流排供应电压永远不会从启动负载条件下恢復，并在5伏特（比电压调节器的最低运作电压低0.5伏特）徘徊。在此种情况下，所测量的LIN主端节点上拉电阻的电压降是3.3伏特。

　　在这些条件下，採用下述公式计算经由220欧姆LIN主端节点上拉电阻的负载电流：

　　．IRLIN=VRLIN/RLIN=3.3/220=15mA

　　由图3可知，在5.5伏特时，220欧姆LIN主端节点上拉电阻支援的最高负载电流约13毫安培。由于增加第四个从端节点而导致的15毫安培负载电流比两线LIN网路所能处理的高2毫安培。因此，从端节点无法对主讯框请求做出回应。

　　为减缓这种影响，考虑从端节点是顺序启动的状况（节点接连启动，而不是一次全部启动）。令人吃惊的是，各个从端节点的启动极大地降低重定时网路上的电流负载，实际上增大两线网路的节点电流处理能力。

　　采用这种实施方法的网路可在相同的网路条件下，运行多达十二个从端节点，每个从端节点的电流是0.8毫安培，以及3毫安培电压调节器启动瞬态一次限于一个从端节点。则

　　．ISlave_total=number of slaves×ISlave= 12 ×0.8=9.6mA

　　．ISlave_total=从端节点数量ISlave=12× 0.8=9.6mA 及

　　．INetwork=ISlave_total+IVreg_start= 9.6+3=12.6mA

　　计算得出电流为12.6毫安培，稍低于LIN主端节点经由220欧上拉电阻能够支持的13毫安培最高供应电流。从理论上而言，这种网路应该是可行的。

　　实现两线LIN联网　从端节点电能为成败点

　　由上述的分析和测量结果显示，仅须稍做努力，很容易将现有LIN联网拓扑（三线，电池、接地和LIN）转换为两线实施方案（LIN和接地）。只须充分理解系统供应/负载要求及进行几处硬体改动，使从端节点在LIN数据信传输之间从主LIN汇流排上取得电能。这种两线LIN网路非常适合系统限制为一主端节点和不超过三从端节点，且所有节点均同时供电的低节点数目网路。若系统设计人员能够实施从端节点顺序启动，以限制网路启动时的浪涌电流的上电方案，则有潜力增加从端节点的数目。
作者：爱特梅尔公司 Darius Rydahl

本文转摘自电子发烧友网《汽车电子特刊》5月刊