[经验]

减少排放并提高隔离的CAN系统的抗干扰能力

2020-8-19 15:55:12

2134 CAN

随着当今越来越多的系统在不同的电压下运行，隔离的CAN收发器已成为从电梯到电动汽车甚至船舶系统的不可或缺的应用。
这些收发器通过结合控制器局域网（CAN）标准的优先级和仲裁功能以及隔离（断开接地环路，承受电压差，共模瞬变抗扰度等）的优势，帮助维持系统中两个电压域之间的可靠通信。）。
与非隔离式CAN系统一样，隔离式CAN收发器的电磁兼容性（EMC）性能也是使用隔离式CAN系统的人们的主要关注点。EMC性能是通过两个参数衡量的：

设备产生的排放
不受系统中干扰的影响

排放物
发射是电磁能量的意外释放。理想情况下，低排放可确保子系统可靠运行，同时又不影响相邻子系统的性能。
根据市场（工业或汽车）和应用的不同，系统必须符合不同的排放标准。即使在系统级别执行排放测试，设计人员通常也会选择在组件级别满足要求的组件。这有助于确保各个设备自身不会超过限制。系统设计和电路板布局在系统的总体排放性能中也起着重要作用。在各种排放测试中，Zwickau标准是针对汽车应用的严格测试，它表征了CAN收发器的排放性能。
图1是用于EMC测试的电路板示例。该开发板具有三个连接到同一总线的隔离CAN收发器。在一个收发器发送占空比为50％，250 kHz方波信号的测试点（图1中的CP1）进行发射测量。

图1：用于EMC测试的ti板
在收发器和总线之间放置共模扼流圈（CMC）可以滤除一些辐射。共模扼流圈的使用在汽车和工业应用中很常见。
图2显示了使用EMC测试板上的ISO1042以经典CAN数据速率传输的排放数据。

图2：ISO1042以500 kbps传导的排放
某些认证机构要求使用CMC来获取此数据，这也使排放保持较低水平。在相同条件下，ISO1042的排放在性能上优于竞争对手的设备。
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抗干扰能力是设备在存在干扰的情况下正常运行的能力。为了证明隔离的CAN设备的抗扰性，我们在图1所示的相同电路上执行了直接功率注入（DPI）测试，但使用了不同的耦合网络。扫描注入总线上的噪声的频率，并通过模板测试检查发送和接收模式的差异。为测试注入的噪声信号包括连续波（CW）噪声信号和调幅（AM）噪声信号。AM信号是80％的1-kHz信号。垂直方向上超过某个电压限值（±0.9 V）或水平方向上超过时间限值（±0.2 µs）的变化被认为是失败的。
我们在两种不同的条件下进行了测试：

36 dBm的注入噪声，无共模扼流圈
存在共模扼流圈时的39 dBm噪声信号

图3和图4显示了在这两种条件下经典CAN 的ISO1042图。在这两种情况下，隔离的CAN性能都超出极限线，这表明已通过DPI测试。通过这些抗扰性测试可确保可靠的通信，并减少系统错误和故障。

图3：没有共模扼流圈的ISO1042 DPI测试

图4：具有共模扼流圈的ISO1042 DPI测试
集成隔离式CAN设备有望达到与非隔离式同类产品相同的发射和抗扰性规格。鉴于它们的小包装具有低排放和高抗扰性，因此ISO1042和ISO1042-Q1符合工业和汽车应用的严格要求。