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CAN总线抗干扰的六种解决方案

2019-07-22 15:08
ZLG致远电子
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CAN总线虽然有强大的抗干扰和纠错重发机制,但目前CAN被大量应用于比如新能源汽车、轨道交通、医疗、煤矿、电机驱动等行业,而这些场合的电磁环境比较严重,所以如何抗干扰是工程师最为关心的话题。

前段时间有个做模台流水线的用户,一条流水线有两路CAN总线,一条总线有22个控制节点,每当启动模台就会出现严重的失控状态,模台下是由很多电机驱动的,而操控台下放着变频器。使用CANScope测试发现,在未启动电机情况下,控制台的CAN通信正常,帧统计结果显示100%成功率,如图1所示。

图1 模台静态状态下帧统计

此时CAN波形图如图2所示。

图2 模台静态状态下波形图

然而当模台电机启动之后,CAN总线质量急剧下滑,使用CANScope帧统计结果显示成功率仅仅为16.33%,如图3所示。

图3 模台动态态状态下帧统计

此时的CAN波形图如图4所示,可见干扰导致波形严重畸变。

图4 模台动态态状态下波形图

干扰导致帧错误增加,重发频繁,正确数据不能及时到达。所以如何解决干扰带来的困扰呢,下面就为大家介绍CAN总线抗干扰的六大解决方案。

增加CAN接口电气隔离

干扰不但影响信号,更严重的会导致板子死机或者烧毁,所以接口和电源的隔离是抗干扰的第一步。隔离的主要目的是:避免地回流烧毁电路板和限制干扰的幅度。如图5所示,未隔离时,两个节点的地电位不一致,导致有回流电流,产生共模信号,CAN的抗共模干扰能力是-12~7V,超过这个差值则出现错误,如果共模差超过±36V,烧毁收发器或者电路板。

图5 差分抗干扰示意图

传统用户都采用分立器件自己搭建隔离电路的方式,如今大家更青睐使用隔离收发器做防护隔离。如图6所示的CTM系列隔离收发器的总线隔离技术,与传统分立器件方案相比,产品具备更高的集成度与可靠性,能够有效提升总线通信防护等级,极大程度降低用户的采购与生产成本,大幅缩短开发周期。

图6 隔离CAN收发器

增加CTM隔离模块后,如图7所示。隔绝了地回流,限制了干扰幅度。

图7 隔离地回流

共CAN收发器的信号地

共CAN收发器的信号地,并且CAN使用三线制信号传输。可以有效抑制共模干扰。注意图8中屏蔽层为近距离外壳等电势的情况下的接线方法。

图8 CAN信号共地

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