CAN总线抗干扰的六种解决方案

2019-07-22 15:08

CAN线保证屏蔽效果与正确接地

带屏蔽层的CAN线，可以良好地抵御电场的干扰，等于整个屏蔽层是一个等势体，避免CAN导线受到干扰。如图9所示，为一个标准的屏蔽双绞线，CANH和CANL通过铝箔和无氧铜丝屏蔽网包裹，如图9所示。需要注意的是和与接插件的连接，在连接部分允许有短于25mm的电缆不用双绞。

图9 屏蔽双绞线

使用屏蔽线后，在屏蔽层没有良好接大地前，屏蔽线是不起作用的。所以我们要选择一种接地方式。这里有三种外壳接地法：屏蔽层单点接地，可以避免地回流（不同位置的地电位不同而导致的产生电流），如图10所示。节点信号地阻容接自身外壳，如图11所示。屏蔽层分段屏蔽法，如图12所示，多点接地可以加快高频干扰信号的泄放，屏蔽层单点接地可以避免地回流，所以要根据实际情况选择合适的接地方式。

图10 屏蔽层单点接地

图11 节点信号地阻容接自身外壳地

图12 屏蔽层分段屏蔽法

在CAN的应用场合，由于距离一般都较远，所以大部分采用屏蔽层单点接地的原则，在干线上找一点将屏蔽层用导线直接接地，该点应是所受干扰最小的点，同时该点位于网络中心附近。

提高CAN线双绞程度

CAN总线为了提高抗干扰能力，采用CANH和CANL差分传输，达到效果就是遇到干扰后，可以“同上同下”，最后CANH－CANL的差分值保持不变。如图13所示。

图13 差分抗干扰示意图

CANH和CANL要紧密地绞在一起，通常双绞线只有33绞／米，而在强干扰场合，双绞程度要到45－55绞／米才能达到较好的抗干扰效果。另外线缆的芯截面积要大于0．35～0．5mm？，CAN＿H对CAN＿L的线间电容小于75pF／m，如果采用屏蔽双绞线，CAN＿H（或CAN＿L）对屏蔽层的电容小于110pF／m。可以更好地降低线缆阻抗，从而降低干扰时抖动电压的幅度。

表1 双绞线对磁干扰的衰减比

增加信号保护器

增加信号保护器，提高抗浪涌群脉冲等EMC能力。上面的隔离只是阻挡，如果干扰强度很高，比如达到2KV浪涌，隔离也会被破坏。所以要想达到更高的防护等级，必须增加防浪涌电路。如图14所示，为ZLG致远电子高速总线标准防浪涌保护电路。

注意，由于电容较大，一条总线最多增加2－3个保护器！

图14 信号保护电路

CAN转为光纤传输

增加CAN转光纤转换器。解决超强干扰（比如远程激光与电磁脉冲发射装置）与雷击问题，光纤是一种无法被电磁干扰的传输介质，如图15所示，为使用ZLG致远电子的CANHub－AF1S1和CANHub－AF2S2组合的光纤主干网络。

图15 使用光纤转换器实现光纤主干传输

以上就是今天跟大家分享的总线抗干扰的六种解决方案，在文章最后再补充在现场常用的两种手段吧。

1、CAN线远离干扰源

远离干扰源是最简单的抗干扰方法，如果CAN线与强电干扰源远离0．5米，干扰就基本影响不到了。可是在实际布线中，经常遇到空间太小而不得不和强电混在一起，如图16所示，为某新能源汽车的驱动系统，CAN线与驱动线混在一起，结果导致干扰很大。只要与CAN并行的驱动线，具备2A／秒的电流变化，就会耦合出强磁场而导致CAN线上出现干扰脉冲。所以CAN线必须要和电流会剧烈变化的线缆远离。比如继电器、电磁阀、逆变器、电机驱动线等。