如何使用GMSL线路故障检测进行同轴电缆供电
许多maxim gmsl serdes器件内置线路故障检测电路，用于接地短路、电池短路和电缆断开。使用同轴电缆供电 （poc） 时，需要不同的配置才能正常运行线路故障操作。本应用笔记解释了线路故障电路、如何使其适应poc，以及防止过压和过流情况的解决方案。
介绍
在设备之间使用电缆的任何应用中，能够诊断线路中的故障而无需物理检查设备都是很好的。maxim的许多gmsl器件包括线路故障电路，用于检测对地短路、电池短路和电缆断开。本应用笔记讨论了如何使gmsl线路故障电路适应同轴电缆供电（poc），并提供了防止过压和过流情况的解决方案。max96705和max96706 serdes对就是一个例子。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.无需 poc 的线路故障检测。
同轴电缆上的功率正是它听起来的样子，通过同轴电缆传输功率。它也被称为幻象电源，即当电源和数据共享同一根电缆时。高速串行数据，uart/i2c 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。如果同时需要poc和线路故障检测，则需要备用电路才能正常工作。同轴电缆偏置在电源设定的电压下，对于相机应用，通常在5v至12v之间。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电平比较器，用于检测可能的线路条件：对地短路、电池短路、电缆断开和正常工作。如图 3 所示。表1列出了max96706线路故障检测输入比较器数据资料中的电气规格。
图3.内部多电平线路故障比较器。
参数 象征 最小值 典型值 麦克斯 单位
对地短路阈值 vtg 0.3 v
正常阈值 v田纳西 0.57 1.07 v
开放阈值 v自 1.45 vio+ 0.6 v
开路输入电压 vio 1.47 1.75 v
电池短路阈值 v泰 2.47 v
表1中有4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（见lmn_引脚）。阈值范围之外列出的电压可能是两个相邻状态之一。例如，如果电压在v处lmn_= 0.4v，线路故障输出可以短路至地或正常工作。开路输入电压（vio） 是线路开路且lmn_引脚通过 45.3kω 电阻上拉时在lmn_处看到的电压。在图1中，45.3kω是无poc的线路故障应用的r1值。图4（a）显示了线路开路时的等效电路，图4（b）是线路故障阈值的可视化表示。
图4.线路故障阈值。
poc 的线路故障
对于 poc，同轴电缆通常偏置在高于 v 的电压下avdd= 1.8v。poc 电压的常见值为 5v 和 12v。因为线路的电压高于 vavdd= 1.8v，无法选择图1中的线路故障电阻r1、r2和r5，使得lmn_引脚偏置在v以内田纳西.无论选择什么电阻值，在正常工作时，lmn_处的电压最小值为1.8v。因此，必须使用不同的电阻分压器配置。
5v 碳化芯片
对于5v poc，选择图2中的r1和r2，使r1 = 49.9kω和r2 = 10.2kω。该电路的简化图5所示。当线路正确偏置在5v时，lmn_读数为0.85v，即正常阈值v的中点田纳西.如果电缆接地短路，lmn_看到大约0v并读取接地短路。如果电缆短路到汽车电池，则同轴电缆上大约有12v。在这种情况下，lmn_读数为2.04v，超出了定义的阈值范围。线路故障输出显示“电缆开路”或“电池短路”。控制器将“开路电缆”解释为“电池短路”非常重要。由于开放式电缆看起来与正常操作相同，因此在使用 poc 时无法检测到它。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
条件 lmn_电压 （v） 线路故障检测器输出
接地短路 0 接地短路
正常操作 0.85 正常操作
开放式电缆 0.85 正常操作
电池短路 （12v） 2.04 开放式电缆或电池短路
12v 碳化芯片
5v poc的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。选择133kω电阻在正常工作时偏置0.85v lmn_。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的对地短路和正常工作。有关12v poc的线路故障电压和输出摘要，请参见表3。
图6.用于 12v poc 的线路故障电阻分压器。
条件 lmn_电压 （v） 线路故障检测器输出
接地短路 0 接地短路
正常操作 0.85 正常操作
开放式电缆 0.85 正常操作
电池短路 （12v） 0.85 正常操作
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。如果电缆接地，则会导致电源近乎短路，从而导致过流情况。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。
max20087为四通道电源保护器，可检测和管理poc应用中的过压、欠压、过流和过热情况。该器件独立地为所有通道提供保护;一个通道上的故障是隔离的，不会影响其他通道的功能。如果故障只是暂时性的，它会自动重新尝试为受影响的通道供电。max20087还通过i提供高级监测和诊断2c 接口，可与监控控制器配对，在安全关键系统中达到 asil-d 等级。有四条保护通道，非常适合 4 摄像头环视系统。图7所示为max20087在gmsl系统中的放置位置。
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才能正确检测故障。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到地面时，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可靠的高速serdes和poc。此外，max20087可用于四个poc gmsl链路的过流和过压保护。
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图1.无需 poc 的线路故障检测。
同轴电缆上的功率正是它听起来的样子，通过同轴电缆传输功率。它也被称为幻象电源，即当电源和数据共享同一根电缆时。高速串行数据，uart/i2c 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。如果同时需要poc和线路故障检测，则需要备用电路才能正常工作。同轴电缆偏置在电源设定的电压下，对于相机应用，通常在5v至12v之间。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电平比较器，用于检测可能的线路条件：对地短路、电池短路、电缆断开和正常工作。如图 3 所示。表1列出了max96706线路故障检测输入比较器数据资料中的电气规格。
图3.内部多电平线路故障比较器。
参数 象征 最小值 典型值 麦克斯 单位
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正常阈值 v田纳西 0.57 1.07 v
开放阈值 v自 1.45 vio+ 0.6 v
开路输入电压 vio 1.47 1.75 v
电池短路阈值 v泰 2.47 v
表1中有4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（见lmn_引脚）。阈值范围之外列出的电压可能是两个相邻状态之一。例如，如果电压在v处lmn_= 0.4v，线路故障输出可以短路至地或正常工作。开路输入电压（vio） 是线路开路且lmn_引脚通过 45.3kω 电阻上拉时在lmn_处看到的电压。在图1中，45.3kω是无poc的线路故障应用的r1值。图4（a）显示了线路开路时的等效电路，图4（b）是线路故障阈值的可视化表示。
图4.线路故障阈值。
poc 的线路故障
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正常操作 0.85 正常操作
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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才能正确检测故障。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到地面时，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可靠的高速serdes和poc。此外，max20087可用于四个poc gmsl链路的过流和过压保护。
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