在CAN總線組網(wǎng)中應(yīng)該如何提升總線的浪涌防護(hù)能力？

CAN總線雖然有較強(qiáng)的抗干擾能力，但在實(shí)際應(yīng)用中依舊會(huì)受到靜電以及浪涌的干擾，在CAN總線組網(wǎng)中我們應(yīng)該如何提升總線的浪涌防護(hù)能力呢？其實(shí)并不難，這幾種器件讓你無憂。

先了解幾種典型的瞬態(tài)騷擾。

表1 幾種瞬態(tài)騷擾的比較

從表中可知，浪涌的能量最高，過電流最大，因此危害性也是最大。對(duì)于浪涌防護(hù)，介紹以下三種器件。

一、TVS

圖1 雙向TVS管特性圖

反向截至電壓VRWM：TVS不導(dǎo)通的最高電壓；

鉗位電壓VC：二極管導(dǎo)通通過一定電流時(shí)兩端的電壓，隨電流增大而增大；

反向電流IR：VRWM電壓下的反向漏電流；

擊穿電壓VBR：TVS管通過規(guī)定測(cè)試電流IT(通常為1mA)時(shí)的電壓，表示TVS管導(dǎo)通的標(biāo)志電壓；

峰值電流IPP：TVS管允許通過的10/1000μs或8/20μs波的最大峰值電流。超過這個(gè)電流可能造成永久性損壞。由于功率限制，擊穿電壓高的管子允許通過的峰值電流越小；

CJ：TVS管的結(jié)電容比ESD器件大很多，單向的比雙向的大，結(jié)電容會(huì)影響TVS管的響應(yīng)時(shí)間，用于通訊總線時(shí)會(huì)限制總線帶寬。

選型考慮參數(shù)：VC、IPP、CJ

二、氣體放電管

直流擊穿電壓VDC：在放電管上施加100V/s上升斜率的電壓時(shí)，導(dǎo)致放電管擊穿的電壓值，這是放電管的標(biāo)稱電壓值，該參數(shù)分散性較大；

脈沖擊穿電壓VSI：在放電管上施加1kV/μs上升斜率的電壓時(shí)，導(dǎo)致放電管擊穿的電壓值。沖擊放電電流ID：分為8/20μs波和10/1000μs波沖擊放電電流兩種。

選型考慮：VDC、ID。

TVS管及氣體放電管等器件手冊(cè)中通常會(huì)給出兩種電流波的測(cè)試參數(shù)。8/20μs波和10/1000μs波，兩者的主要區(qū)別是持續(xù)時(shí)間及峰值電流，8/20μs峰值電流為kA級(jí)別，10/1000μs峰值電流為A級(jí)別。持續(xù)時(shí)間分別如圖2、圖3所示。

圖2 8/20μs電流波

圖3 10/1000μs電流波

三、PTC電阻

在浪涌防護(hù)電路中PTC電阻起到限流分壓作用，既防止TVS管過流損壞，也抬升電壓以使氣體放電管導(dǎo)通。PTC特性如下圖4所示。

圖4 PTC電阻特性

最大工作電壓VMAX：最高允許溫度下，PTC電阻能夠持續(xù)承受的最大電壓；

保持電流Ihold：使PTC阻值穩(wěn)定在工作點(diǎn)阻值時(shí)的電流；

觸發(fā)電流Itrip：能夠使電阻阻值呈現(xiàn)階躍增加的最小電流；

額定零功率電阻Rn：PTC在常溫下的初始電阻；

開關(guān)溫度TC：阻值呈現(xiàn)階躍增加的溫度，此時(shí)阻值為最小阻值的2倍。

選型考慮：Rn、Itrip、Ihold。

四、抗浪涌一體化方案

在使用器件自主搭建時(shí)，不僅要考慮板內(nèi)器件布局，還需要合理的選取器件的耐壓值，稍微有些設(shè)計(jì)不當(dāng)，就可能達(dá)不到預(yù)估標(biāo)準(zhǔn)；在生產(chǎn)階段還可能受人工所干預(yù)，影響一致性，這可謂費(fèi)時(shí)傷神啊。ZLG致遠(yuǎn)電子推出了整體的抗浪涌一體化方案。

1、CTM系列+總線保護(hù)器

總線保護(hù)器將浪涌防護(hù)器件全部集于一體，可用于各種信號(hào)傳輸系統(tǒng)，抑制雷擊、浪涌、過壓等 有害信號(hào)，對(duì)設(shè)備信號(hào)端口進(jìn)行保護(hù)。本產(chǎn)品尤為適合 CAN、RS-485 等通信領(lǐng)域的浪涌防護(hù)。搭配ZLG致遠(yuǎn)電子的CTM系列隔離模塊，可全面提升總線的浪涌防護(hù)能力，推薦外圍應(yīng)用圖如下圖5所示。

圖5 浪涌測(cè)試電路

2、高防護(hù)等級(jí)隔離模塊

CTM1051(A)HP系列是致遠(yuǎn)電子有限公司最新推出的高防護(hù)等級(jí)隔離CAN收發(fā)器，符合國際ISO11898-2標(biāo)準(zhǔn)，靜電防護(hù)等級(jí)可達(dá)接觸±8kV，空氣放電±15kV，浪涌防護(hù)可達(dá)±4kV隔離CAN解決方案，具體如下圖6所示，能夠適用于各種惡劣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。應(yīng)用簡(jiǎn)便，即插即用，應(yīng)用原理圖如下圖7所示。

圖6 CTM1051(A)HP的EMC性能

圖7 應(yīng)用原理圖