CAN總線靜電浪涌保護(hù)設(shè)計(jì)

什么是CAN總線

CAN總線是一種廣泛用于汽車、工業(yè)自動(dòng)化和其他領(lǐng)域的串行通信協(xié)議。它允許多個(gè)設(shè)備共享通信線路，傳輸數(shù)據(jù)以及控制信號(hào)。CAN總線有兩個(gè)不同的版本：CAN 2.0A和CAN 2.0B。CAN 2.0A支持11位標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符，而CAN 2.0B支持29位擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符。CAN總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分為總線型、星型和混合型?？偩€型結(jié)構(gòu)最為普遍，它連接了所有的節(jié)點(diǎn)設(shè)備，并且總線的兩端需要有終端電阻。

為什么需要浪涌保護(hù)

CAN總線系統(tǒng)容易受到電磁干擾和電氣干擾的影響，這可能會(huì)導(dǎo)致傳輸錯(cuò)誤和硬件故障。浪涌保護(hù)可以在CAN總線電路中引入保護(hù)電路，以防止這些干擾。CAN總線上的浪涌保護(hù)電路可以通過吸收、反射、抑制等方式來保護(hù)CAN總線。

目前汽車電子涉及EMC測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)主要分為2類：

1：針對(duì)電源供電的傳導(dǎo)瞬時(shí)測(cè)試

2：針對(duì)通信接口的靜電、浪涌測(cè)試

針對(duì)電源測(cè)試包含有Pulse 1(a)仿真電感性負(fù)載因電源切斷產(chǎn)生的瞬時(shí)事件，Pulse 2(a)模擬束線的電感性負(fù)載因?yàn)?a href="http://www.ttokpm.com/tags/電流/" target="_blank">電流突斷產(chǎn)生的瞬時(shí)，Pulse 2(b)模擬鼓風(fēng)機(jī)或雨刷馬達(dá)因運(yùn)轉(zhuǎn)的電源移除所產(chǎn)生的瞬時(shí)，Pulse 3(a)(b)則是模擬因?yàn)榍袚Q過程產(chǎn)生的瞬時(shí)波，pulse 5 電池掉電的拋負(fù)載瞬時(shí)波。

CAN總線浪涌保護(hù)設(shè)計(jì)的重要性

CAN總線的故障可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的后果，包括機(jī)器損壞、安全事故和數(shù)據(jù)丟失。因此，良好的浪涌保護(hù)設(shè)計(jì)對(duì)于確保系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性至關(guān)重要。同時(shí)，考慮到CAN總線的運(yùn)行環(huán)境，浪涌保護(hù)設(shè)計(jì)還需要具備抗干擾、耐高溫、耐震動(dòng)和高可靠性等特性。

而作為頻繁和人體接觸的汽車環(huán)境，靜電放電事件(ESD)，電氣過載事件(EOS)，以及電性快速瞬時(shí)事件(EFT)會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)在汽車運(yùn)行過程中，這對(duì)于行駛中的汽車是一個(gè)潛在的威脅，而CAN收發(fā)芯片在設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)考慮一些靜電的抗擾，但級(jí)別遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到系統(tǒng)級(jí)測(cè)試的要求，故對(duì)于CAN通信接口的保護(hù)設(shè)計(jì)變得非常重要。

CAN總線浪涌保護(hù)設(shè)計(jì)的方法

CAN總線浪涌保護(hù)的方法包括使用電阻、電容、TVS二極管和瞬態(tài)電壓抑制器等元器件。其中，TVS二極管是一種常用的保護(hù)元件，它具有快速響應(yīng)、低漏電流和高能量吸收等優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中，還需要根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景和需求選擇合適的浪涌保護(hù)方法和元器件。

CAN總線浪涌保護(hù)電路的實(shí)現(xiàn)

CAN總線浪涌保護(hù)電路可以采用分立元件電路和集成電路兩種方式實(shí)現(xiàn)。其中，分立元件電路由多個(gè)獨(dú)立的元器件組成，具有可定制性強(qiáng)、維護(hù)和升級(jí)方便等優(yōu)點(diǎn)；而集成電路則將多個(gè)元器件集成在一個(gè)芯片中，具有體積小、功耗低、成本低等優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景和需求選擇合適的電路實(shí)現(xiàn)方式。

CAN總線浪涌保護(hù)設(shè)計(jì)的實(shí)例

本文將介紹一些常見的CAN總線浪涌保護(hù)電路示例，以幫助讀者更好地理解。例如，針對(duì)CAN總線系統(tǒng)中的電氣干擾問題，可以采用電容濾波電路、RC濾波電路等方式進(jìn)行浪涌保護(hù)；而對(duì)于電磁干擾問題，則可以采用TVS二極管、瞬態(tài)電壓抑制器等元器件進(jìn)行浪涌保護(hù)。

ESD器件的布置建議

a) 將設(shè)備盡可能靠近輸入端或連接器。

b) 最小化設(shè)備與受保護(hù)線路之間的路徑長(zhǎng)度。

c) 將并行信號(hào)路徑保持在最低限度。

d) 避免運(yùn)行受保護(hù)的導(dǎo)體與未受保護(hù)的導(dǎo)體并聯(lián)。

e) 最小化所有印刷電路板（PCB）的導(dǎo)電回路，包括電源和接地回路。

f) 最小化對(duì)地的瞬態(tài)返回路徑長(zhǎng)度。

g) 避免使用共享的瞬態(tài)返回路徑到公共接地點(diǎn)。

h) 盡可能使用地平面，多層印刷電路板，使用地面通孔。

總結(jié)

本文總結(jié)了CAN總線浪涌保護(hù)的重要性、設(shè)計(jì)方法和實(shí)現(xiàn)方式。希望本文能夠幫助讀者更好地理解CAN總線浪涌保護(hù)，并在實(shí)際應(yīng)用中提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。同時(shí)，需要注意的是，在進(jìn)行CAN總線浪涌保護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，需要充分考慮系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境和應(yīng)用場(chǎng)景，并采用合適的浪涌保護(hù)方法和元器件。

審核編輯：劉清