CAN采用了隔离依旧通讯异常怎么办?

2018-11-21 14:41 次阅读

各位工程师对于CAN总线隔离方案想必都极为熟悉,但可能会遇到CAN总线采用了隔离方案依旧通讯异常的情况。这一类问题应该怎么解决呢?本文将对各类方案电路原理为大家分析原因并提供相应解决方案。

1、常见主流收发器芯片

随着汽车电子和工业的迅猛发展,CAN总线被广泛的应用各行各业的总线通信上。半导体行业的不断更新,早期的CAN收发器已经不能满足现在的需求,世界上CAN收发器的生产公司,也在不断地进行技术更新,推出性能更好的CAN收发器。

目前主流的CAN收发器是PCA82C250/251,TJA1040/1050T/1051以及ZLG的CTM系列与SC系列隔离CAN模块等。PCA82C250/251是最早期的CAN收发器,采用的是三极管构架的,在电磁辐射和斜率控制上不是很理想,高速CAN上容易出现下冲;TJA1040/1050T/1051和MC33901基本性能参数优良;ZLG的CTM隔离CAN模块是集成了CAN收发器、电源及信号隔离于一体。

 

CAN采用了隔离依旧通讯异常怎么办?

 

2、总线隔离方案

为保证CAN网络的通讯稳定性,通讯接口通常会做隔离,目前隔离CAN的方案包括两种,其一,采用收发器芯片、隔离芯片以及隔离电源分立搭建隔离CAN电路,电路简图如下图所示。

CAN采用了隔离依旧通讯异常怎么办?

采用分立的方案搭建,从物料成本来判断,较为节约成本,但隔离电路的稳定性和一致性不好保证,需要工程师自主要调节到好电路的隔离效果,在研发投入以及后期的物料管理等方面需要进行相应投入。全隔离模块方案相比于分立芯片的价格偏高,但在会经过一系列的可靠性与EMC测试,能够保证在产品性能的一致性与稳定性。

3、为什么隔离总线接口还需要保护

目前,工业产品对通信接口的EMC等级要求越来越高。许多应用要求满足IEC61000-4-2静电放电4级,IEC61000-4-5 浪涌抗扰4级要求。一般的收发器ESD、浪涌的防护等级均比较低,如CTM1051M隔离CAN收么器的隔离耐压为2500VDC,裸机情况下,ESD、浪涌等级均较低。所以有必要增加外围电路,提高通信端口的EMC等级。

4、总线接口保护电路

(1)方案一

结合隔离收发器的特性,此处提供了一个隔离CAN、485收发器的外围保护电路,如下图。

CAN采用了隔离依旧通讯异常怎么办?

此保护电路主要由气体放电管、限流电阻、TVS管、共模电感组成。气体放电管GDT用于吸收大部分浪涌能量;限流电阻R2、R3限制流过TVS管的电流,防止流过TVS管的电流过大损坏TVS管;TVS管将收发器引脚之间的电压限制在TVS的钳位电压,保护后级收发器芯片。T1用于抑制收发器对外界造成的传导骚扰,并抑制部分共模干扰。此保护电路可以有效地抑制共模浪涌及差模浪涌。电路推荐参数如下表所示,根据此表的推荐参数,可满足IEC61000-4-2,IEC61000-4-5 4级要求。

CAN采用了隔离依旧通讯异常怎么办?

(2)方案二

图1的电路中,TVS管的结电容较大,可达到上百皮法,并不适合节点数较多的应用场合。如果总线节点数较多,建议增加快恢复二极管,如HFM107,以降低结电容对通信造成的影响,如下图所示。

CAN采用了隔离依旧通讯异常怎么办?

图2中,D1~D4四个快恢复二极管组成一个桥式结构,与TVS1结合实现总线对差模浪涌信号的抑制。D5、D6实现共模浪涌信号的抑制。

实际应用中,若总线参考地与大地有绝缘电阻要求,可将R1、C1更换为气体放电管,如2RM090L。

本文给出的隔离收发器保护电路,仅作为参考设计。实际的总线应用复杂,外围保护电路也需要根据总线节点数、总线长度等因素进行实际调整,才能达到满意的保护效果。

(3)方案三

可以采用ZLG的SP00S12浪涌保护模块,可用于各种信号传输系统,抑制雷击、浪涌、过压等 有害信号,对设备信号端口进行保护。搭配ZLG的全隔离CTM或SC系列的隔离CAN收发器,可极大程度的提升产品的集成度,于此同时极大程度的缩小开发周期。

CAN采用了隔离依旧通讯异常怎么办?

(4)方案四

ZLG在总线隔离方面已经有近二十年的设计经验积累,全新推出了内部集成了高防护电路的隔离CAN模块CTM1051(A)HP,再度提升了模块的防护能力,EMC防护等级较常规方案性能实现极大提升,如下表所示。

CAN采用了隔离依旧通讯异常怎么办?

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SN75LBC031 收发器

SN65LBC031Q 高速控制器局域网 (CAN) 收发器

SN75LBC031是一个CAN收发器,用作CAN控制器和物理总线之间的接口,用于高达500 kBaud的高速应用。该器件为差分总线提供传输能力,并为控制器提供差分接收功能。发送器输出(CANH和CANL)具有内部转换调节功能,可提供受控对称性,从而实现低EMI辐射。两个变送器输出都可以完全防止电池短路和总线上可能发生的瞬态电压。在器件功耗过大的情况下,热关断电路会在大约160°C的结温下禁用输出驱动器。在发送器输入端包含内部上拉电阻可确保在上电和协议控制器复位期间定义输出。对于500 kBaud的正常操作,ASC端子打开或连接到GND。对于125 kBaud的低速运行,可以通过将ASC端子连接到V CC 来增加总线输出转换时间以降低EMI。接收器包括一个集成滤波器,可将信号抑制成小于30 ns的脉冲。 SN75LBC031的工作温度范围为-40°C至85°C。 SN65LBC031的工作温度范围为-40°C至125°C。 SN65LBC031Q的特点是可在-40°C至125°C的汽车温度范围内工作。 特性 SN75LBC031符合标准ISO /DIS 11898(最高500 k波特) 50 mA时的驱动器输出能力 宽输入/输出总输入/输出总线电压范围 总线输出短路保...

发表于 10-16 10:08 25次 阅读
SN65LBC031Q 高速控制器局域网 (CAN) 收发器