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「技能分享」CAN总线接口保护电路设计指南_电路_浪涌

admin 2024-11-14 14:44:25 0

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为什么须要保护电路

一样平常的CAN收发器芯片ESD、浪涌防护等级较低,如SM1500隔离CAN收发器虽隔离耐压为3500VDC,裸机情形下,CAN接口ESD可达6kV,但无法知足常见的浪涌测试哀求。
工业产品对通信接口的EMC等级哀求较高,许多运用哀求知足IEC61000-4-2静电放电4级,IEC61000-4-5 浪涌抗扰4级等哀求,在此情形下,必需增加必要的保护电路,才能知足哀求。

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接口保护及事情事理

1. 推举电路

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(图片来自网络侵删)

图1为CAN接口推举保护电路,合理的保护可以极大提升接口的抗滋扰能力。
总线接口保护分三级,一级实现大能量泄放、二级进行电流限定、三级进行电压钳位。
各级电路各司其职,共同浸染达到最佳的保护效果。

图1 CAN接口推举保护电路

2. 事情事理——差模回路

如图2,当有差模滋扰电压施加在接口1,2脚时, TVS1相应最快,首先导通,芯片总线引脚CANH、CANL之间的电压被钳位。
R2、R3电阻限定流过TVS1的电流,防止其过功率破坏。
GDT相应最慢,末了导通,泄放掉大部分能量,并将残压限定在较低水平。

图2 差模泄放回路示意

3. 事情事理——共模回路

如图3,为担保良好的保护效果,通信参考地CANG应在组网后单点接地。
当有共模滋扰电压施加在接口1,2脚时,TVS1相应最快,首先导通,芯片总线引脚与CANG之间的电压被钳位。
R2、R3电阻限定流过TVS1的电流,防止其过功率破坏。
GDT相应最慢,末了导通,泄放掉大部分能量,并将残压限定在较低水平。

图3 共模泄放回路示意

运用把稳事变

1. 保护电路要可靠接地

共模滋扰需以大地(或保护地)作为泄放回路,保护电路必须可靠接地,否则共模保护部分没有返回路径,保护电路失落效,可能造成前级芯片或电路破坏,如图4。

图4 未接地共模电流路径

2.尽可能减小引入的电容

CAN总线对总线电容哀求极高,应尽可能降落保护电路自身的等效电容。
按图1推举的电路构造进行设计,保护电路的总差分电容可掌握在10pF旁边,在供应足够保护的同时,基本避免了对CAN总线通信造成的影响。

设计实例

1. 设计一个知足IEC61000-4-5 Class4的保护电路

依据标准,Class4适用于通信互连线在户外支配的运用处所。

该等级浪涌测试开路电压4kV,短路电流高达100A。
由于CAN线缆为对称通信线,仅需进行线-地(共模)测试。

气体放电管:通流量可选择500A,开启电压90V,封装1206。
若空间充足,可选择通流量更大的器件,以达到更好的保护效果。
限流电阻:电阻不宜过大,否则会导致旗子暗记幅值过低。
一样平常选择10欧以内,如4.7欧。
若TVS管导通电压为12V,则流过电阻峰值电流约为(90-12)/4.7=16.5A。
应选择可通过峰值电流16.5A的大电流电阻,如绕组电阻、PTC等,切勿选择普通的金属膜、碳膜电阻!
TVS管:导通电压应高于旗子暗记幅值,并低于引脚最大直流耐压,如12V。
峰值电流则应大于216.5=33A,如P6KE12CA。
二极管:反向耐压大于TVS最大导通电压,峰值电流大于16.5A,如1N4007。

产品推举

致远电子供应了完全的CAN接口产品方案,可为客户免除CAN接口及保护电路的设计烦恼。
SM1500隔离CAN收芯片合营SP00S12浪涌保护模块,可轻松知足IEC61000-4-5测试哀求,为客户供应一个紧凑且高可靠的CAN总线接口。

图5 SM1500与SP00S12范例连接

本文给出的保护电路,仅作为参考设计。
实际的总线运用繁芜,外围保护电路也须要根据总线节点数、总线长度等成分进行实际调度,才能达到满意的保护效果。

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