GMSL的线路故障检测

     摘要：本文描述了一个串行器/解串器(SerDes)应用中检测串行链路线路故障(如短路)的简单方法。本文描述的方案由串行器内部监控电路、外部n沟道MOSFET和电阻网路构成。本文以MAX9259吉比特多媒体串行链路(GMSL)为例进行了说明。

　　MAX9259的内部线路故障监控电路用来监视串行链路的故障，比如线路与电源线(电池)短路、与地短路、或者是开路。图1为原始电路和所需的外部电阻，这在MAX9259的数据资料中也有提及。

图1. MAX9259线路故障检测电路

　　基于该原始电路，增加额外的两个器件，线路故障监控电路就能够支持双绞线电缆故障的监控(图2)。

图2. 支持短路检测的线路故障监测电路

　　扩展后的电路(图2)将原先的4.99kΩ电阻分为一个2.0kΩ电阻(R4)和一个3.01kΩ电阻(R5)。n沟道MOSFET (Q1)用作开关，Q1的漏极连接至R4和R5间的节点，Q1的源极连接至地。

　　当信号LINE_DIAG (连接到Q1的栅极)为低电平时，Q1断开。新电路的功能和图1所示原始电路功能完全相同，但增加了双绞线电缆的短路检测功能。

　　当LINE_DIAG变为高电平时，Q1打开并将R4和R5间的节点连接至地。

　　如果双绞线之间没有短路，Q1则将R4与R5之间的节点连接至地，如图3所示，该电路为图2的简化电路。

　　这种条件下，只有LMN1受Q1影响，LMN0的电压仍然在其正常电平。但是，供电电压在1.7V至1.9V之间，LMN1的电压已经足够低，可被检测到短路至地。检测结果：MAX9259的/LFLT输出变为低电平；0x08寄存器的D[1:0]位为LFPOS = 10 (正常)，D[3:2]位为LFNEG = 01 (短路至地)。

图3. 没有发生短路的等效电路

图4. 线路发生短路时的等效电路

　　当双绞线短路在一起时，图2所示电路等效为图4电路。Q1同样会使R4与R5间的节点连接至地，但由于双绞线短路，这将会影响LMN0电平。

　　当供电电压为1.7V至1.9V时，LMN0和LMN1的电压都将低于MAX9259数据资料中所列的值为0.3V的短路至地的门限电压。检测结果：MAX9259的/LFLT输出变为低电平；0x08寄存器的D[1:0]位为LFPOS = 01 (短路至地)，D[3:2]位为LFNEG = 01 (短路至地)。

　　MOSFET的漏电流(栅极电压为0时的漏极电流，IDSS)是图2所示电路正常工作的一个重要参数。当线路开路，MOSFET每微安(?A)的漏电流会使LMN1电压降低1?A × 45.3kΩ = 45.3mV；当线路正常工作时，会降低1?A × (47.3kΩ//52.91kΩ) = 25mV。LMN1上过大的压降会触发监测电路的误动作。所以，该电路的开关要选用具有低IDSS的MOSFET (如ON Semiconductor?的BS107，IDSS = 30nA，值)。

　　与上述漏电流同样重要的是电阻对的匹配。图2所示电路中，R1等于R2、R3等于R4 + R5，R6等于R7。