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三大招幫你實現(xiàn)CAN總線節(jié)點設(shè)計的可靠性

發(fā)布時間:2017-02-20 責(zé)任編輯:susan

【導(dǎo)讀】CAN總線通訊已經(jīng)從汽車電子行業(yè)逐漸向各行各業(yè)鋪開使用了,例如軌道交通、礦井監(jiān)控等。在設(shè)計CAN總線接口電路時需要注意哪些問題呢?

對于提高CAN總線節(jié)點的可靠性而言,離不開隔離、總線阻抗匹配、總線保護等,在設(shè)計CAN節(jié)點時要注意這些點以提高總線電路可靠性和安全性。
 
一、隔離

信號隔離
 
隔離收發(fā)器可將總線和控制電路進行電氣隔離,將高壓阻擋在控制系統(tǒng)之外,可以有效地保證操作人員的人身及系統(tǒng)安全。不僅如此,隔離可以抑制由接地電勢差、接地環(huán)路引起的各種共模干擾,保證總線在嚴(yán)重干擾和其它系統(tǒng)級噪聲存在的情況下不間斷、無差錯運行。如圖 1所示,使用隔離收發(fā)器后,可以有效防止形成地環(huán)路,總線參考地可跟隨共模電壓的波動而波動,共模電壓全部由隔離帶承受,共模電壓對總線信號變得不再可見,從而保證總線穩(wěn)定可靠地通信。
 
 
CAN總線上建議使用磁隔離技術(shù)。磁隔離技術(shù)可靠性較高,磁耦消除了與光耦合器相關(guān)的不確定的電流傳送比率、非線性傳送特性以及隨時間漂移和隨溫度漂移問題;磁耦均帶有25KV/us的瞬態(tài)共模抑制能力,且能夠在電壓差峰值560V的環(huán)境下正常工作。磁耦器件可提供5000Vrms/min及6000V/10sec的電壓隔離保護,多種型號的磁耦帶有±15KV的ESD保護。長壽命。采用芯片級變壓器技術(shù)傳輸信號,消除光耦傳輸時的器件損耗。器件內(nèi)部基本不存在損耗,正常工作條件下至少達到50年工作壽命。低功耗。磁耦基于芯片級變壓器傳輸原理,信號傳輸時幾乎不存在能量損耗,因此能以極低的功耗實現(xiàn)高度的數(shù)據(jù)隔離。相同速率下,其功耗僅為光耦的1/10~1/6。
 
電源隔離
 
信號通道做隔離后,建議電源通道也做隔離,可直接采用帶隔離的DC-DC隔離模塊實現(xiàn),如下圖所示。
 
DC-DC隔離電源模塊
 
二、阻抗匹配
 
電信號在在電纜上傳輸時,當(dāng)阻抗不連續(xù)或者發(fā)生突變時,就會發(fā)生信號反射。反射的過程十分的復(fù)雜,甚至可能發(fā)生多次反射,反射的信號疊加在正常的信號上,引起電平變化,導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)錯誤。為了消減這種信號反射的方法,我們是使傳輸電纜上的阻抗保持連續(xù),但是電纜總是有終點的,終點的阻抗是突變的,為了使終點阻抗保持連續(xù),CAN-Bus規(guī)定要在電纜兩端接入匹配電阻。這個終端電阻的阻值一般選用120Ω。如圖 3所示。
 
CAN總線終端電阻匹配
 
三、保護措施
 
節(jié)點在戶外等惡劣的現(xiàn)場環(huán)境時,容易遭受大能量的雷擊,此時需要對CAN 信號端口添加更高等級的防護電路,保證節(jié)點不被損壞以及總線的可靠通訊。
 
CAN節(jié)點端口推薦電路
 
上圖中除了右端的保護電路,中間使用的CAN隔離收發(fā)器模塊,該模塊主要集成了CAN收發(fā)器、DC-DC電源模塊、信號隔離電路三部分電路,打包封裝成一個獨立的模塊,可大大簡化CAN硬件設(shè)定的難度,降低開發(fā)時間成本。
 
CTM1051CAN隔離收發(fā)模塊
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