蘇州市凱瑞達電子有限公司

摘要：CAN總線技術應用領域越來越廣泛，但是由于在工業設備、工業自動區上化等領域，電磁幹擾較為嚴重，保證CAN總線的正常通信尤為重要。本文少老將(jiāng)介紹搭配高速CAN FD收發(fā)器的總線網絡電磁幹擾遠做的原因分析，及提出的具體改善方案。

一、CAN FD網絡下電磁兼容分析

在電子産品的設計中，電磁兼容EMC性能(néng很月)對(duì)系統的影響非常大，關系到(dào)科答其能(néng)正常穩定運轉。世界上已經(jīng)開(kāi)始對(duì)理筆電子産品的電磁兼容性做強制性限制，電磁兼容性能(néng)已鄉離經(jīng)成(chéng)為産品性能(néng)的一個重要指标物器。

電磁兼容主要有兩(liǎng)方面(miàn)師看的内容，一個是産品本身對(duì)外界産生不良的電磁幹擾影響，稱為電磁幹擾發山水(fā)射EMI；另一個是對(duì)外界電磁信号的敏感程度稱為電磁敏感度E文答MS。幹擾源、相合途徑及敏感設備是電磁兼容的玩少三要素，缺一不可。電磁兼容的詳細内容如圖1所示。

圖1 電磁兼容

如圖1所示,電磁幹擾信号的耦合途徑有傳導和輻射兩(liǎn但關g)種(zhǒng)。而根據耦合結果不同，幹擾又分為共模幹擾和差模幹擾,共模幹那笑擾存在于所有的信号線(包括信号線、數據線和電源線等)和鄉筆地線之間，而差模幹擾存在于信号線之間。

提高電磁兼容性措施的有三個方面(miàn服靜)：提高電子設備本身的EMC性能(nén拿都g)、對(duì)輻射性耦合使用屏蔽技術加以抑制、對(duì)傳導耦請場合采取隔離加以抑制。

1.EMC設計

系統主站和從站電路闆的設計對(duì)系統的EMC至關重要,而一個電少用路闆的電磁輻射能(néng)力和接收能(néng到高)力往往是一緻的。因此，在提高電路闆抗幹擾能(néng)力的同時(shí數們)，也抑制了電路闆的電磁輻射。PCB闆的EMC設計主要因素有以下老喝幾點:

(1)元器件選擇和布局

選擇EMC性能(néng)好(hǎo)的元器件，并盡分技量選擇表面(miàn)貼裝的封裝形式。器件合理布局，把相互有關的器件舞跳盡量放得靠近些，使各部件之間的引線盡量短。特别是微控制器和CAN控制器的時(森爸shí)鐘源晶體一定按規定放置，否則會(huì)不起(qǐ)振。

(2)合理布局地線，降低地線阻抗

地線電平是所有信号的參考電位。理想狀态下，電路闆上所有的地線應該等吃國電位，但是由于地線阻抗的存在導緻地線各點電上短位有差異，所以應該盡量減小地線阻抗。最有效的辦法是做多層地看闆，在中間專門設置一層地線面(miàn)。

(3)穩定電源

電路中邏輯門輸出狀态切換時(shí)的瞬時(shí)效應、電源線阻好來抗的存在等不理想狀态總會(huì)使電源線産生噪聲，這美的(zhè)些噪聲不僅會(huì)造成(chéng)電路工作吧朋的不正常，而且會(huì)産生較強的電磁輻場北射。除了設置電源線網格來減小電源線的電感和阻抗制中外，還(hái)可以使用儲能(néng)電容。

2.電磁輻射和電磁屏蔽

電磁屏蔽是解決電磁兼容問題的重要手段之一，電磁屏蔽不影響電路的正常畫睡工作，不需要修改電路。屏蔽體的有效性用屏蔽效能(nén務金g)來度量，包括反射損耗和吸收損耗兩(liǎng東章)部分。保持屏蔽體的導電連續性是電磁屏蔽效能(né議風ng)的關鍵CAN總線電纜具有很強的幹擾輻射和東章幹擾接收能(néng)力。

雙絞線的兩(liǎng)根線之間具有很小的回路面(miàn)積，而且雙厭船絞線的每兩(liǎng)個相鄰回路上感應出的短光電流具有相反的方向(xiàng),相互抵消車做。雙絞線的絞節越密，則效果越明顯，如圖2所示。為了減小系媽黑統網絡中兩(liǎng)路CAN總線之間的串擾，應該將(jiāng)兩(liǎ裡資ng)組雙絞線分别屏蔽，電纜中不使用的導線接到(dào厭紅)信号地。

圖2 增加雙絞密度，屏蔽接地

3.傳導幹擾和信号隔離

系統正常工作時(shí)，産生較大傳導性幹擾區雨的環節有：開(kāi)關電源、何服驅動器、IO控制設備嗎年等。而危害更大的幹擾則是瞬态幹擾，它的特點是時(shí)間短、幅睡謝值大、功率小。

瞬态幹擾的形式有：電機狀态改變時(shí)産生地黃的電快速脈沖群幹擾，雷電或大功率開(kāi)關在電纜上産得有生的浪湧，靜電放電感應等。傳導幹擾以共模形式居多，也有部分差電道模幹擾。在系統中為保證CAN總線通訊的可靠性而使用的EMC措施有身上：信号保護器、瞬态抑制二極管TVS、隔離收發(fā)器、光電隔離等。

(1)信号保護器 

外接專用的信号保護器消除幹擾，如ZF-12Y2消耗幹擾強度刀那和CANFDbridge網橋做隔離。

圖3 信号保護器與CANFDBridge隔離

(2)瞬态抑制二極管TVS

瞬态抑制二極管并聯在信号線和信号地之間，用來保護電纜受到劇煙(dào)雷擊或靜電放電時(shí)産生的浪湧高壓。當TVS上的電壓超過街黑(guò)一定的幅度時(shí)，器件迅速導通，從而將(jiāng)浪湧喝討能(néng)量洩放掉，并將(jiāng)電壓的幅度年看限制在一定的範圍内。

（3）隔離收發(fā)器

隔離是解決傳導幹擾問題的理想方法，它具有良好(hǎo動為)的電絕緣能(néng)力和抗幹擾能(néng業我)力。選擇隔離收發(fā)器首先要考慮傳輸延時(shí)，其延時懂術(shí)時(shí)間對(duì)總線的傳輸距離著喝和質量都(dōu)會(huì)造成(chéng)影響，建議使用磁吧村隔離的CTM5MFD設計接口收發(fā)電路。

圖4  隔離收發(fā)器

（4）光電隔離

光電隔離是解決傳導幹擾問題的理想方法，它具有良好(hǎo)的慢東電絕緣能(néng)力和抗幹擾能(néng)力。選擇光耦合器件紅電時(shí)需要考慮兩(liǎng)個參數：傳輸延時(shí)和共模厭玩抑制CMR，在傳輸延時(shí)滿足數據通訊波特率的情況下盡量選擇共模抑理樂制能(néng)力高的型号。衡量光電耦合器共模國理抑制能(néng)力的方法為：輸出保持高(低)時(shí)可承受的關看最大共模電壓上升(下降)率CMH(CML)。使用光電隔離後(hò水又u)，也必須使用電源隔離。

二、總結

各種(zhǒng)幹擾設備的輻射很複雜，要真正完全消除電磁幹擾鐵地是不可能(néng)完成(chéng)的任務。但是可以根據電磁兼容性的錯用基本原理采取措施來最大限度地減小電磁幹擾，并使之控制在系統可容納的範圍之兒匠内，從而保證系統或設備可靠運行。以上的改善方案，可以員在很好(hǎo)的提高CAN FD設備的電磁兼容性能鐵公(néng)。