如何提高隔離接口模塊的ESD抗擾能力

　　改善方法：

　　類似的，在隔離柵并聯(lián)增加一個電容Cp，可以為來自控制側(cè)的靜電能量提供一個低阻抗的路徑。如圖 8，控制側(cè)的靜電能量大部分通過此電容泄放至PE，從而起到保護隔離接口模塊的作用。若無安規(guī)要求，可與Cp并聯(lián)一個大阻值泄放電阻，如1M，以防靜電積累。

　　圖 8

　　對于總線側(cè)的靜電，可以在總線側(cè)增加高等級ESD防護器件(如TVS管)，靜電能量會通過防護器件泄放至PE，由此來提高總線側(cè)的靜電能力，如圖 9。TVS選型時需注意，其導通電壓必須小于隔離接口可承受的最大電壓，同時大于信號電壓;在通信速率高、或節(jié)點數(shù)較多時，也需要注意盡量選取等效電容小的器件，以免影響總線正常通信。

　　圖 9

　　3. 設備控制側(cè)、總線側(cè)均有接保護地

　　如圖 10，此狀態(tài)下，設備控制側(cè)、總線側(cè)都通過一定方式接入保護地(PE)。

　　圖 10

　　狀態(tài)出現(xiàn)的可能場景：

　　1. 設備自身接PE，總線組網(wǎng)后單點接PE。

　　靜電分析：

　　當控制側(cè)接口受到靜電放電時，能量通過控制側(cè)保護器泄放至PE1，對隔離通信接口基本無影響，如圖 11。

　　圖 11

　　當總線側(cè)接口受到靜電放電時，靜電能量通過隔離接口模塊內(nèi)部總線側(cè)器件泄放至PE2，如圖 12。若ESD能量超出了接口模塊內(nèi)部總線側(cè)器件的ESD抗擾能力，總線接口則可能損壞。

　　圖 12

　　改善方法：

　　在總線側(cè)增加高等級ESD防護器件(如TVS管)，靜電能量會通過防護器件泄放至PE2，由此來提高總線側(cè)的靜電能力，如圖 13。

　　圖 13

　　u 推薦的實際應用電路：

　　為了滿足上述提到的三種設備狀態(tài)下，隔離接口模塊均得到有效的靜電保護，建議進行隔離接口設計時，參考圖 14所示電路，增加Cp、Rp以及TVS，提高隔離接口的ESD抗擾能力。注意，若產(chǎn)品有安規(guī)要求，如需要進行耐壓測試、絕緣電阻測試，則不能增加Rp電阻。

　　圖 14

　　總結(jié)：

　　由于設備實際應用中會存在各種不同的狀態(tài)，對于與上述描述不同的情況，也可按以上的方法進行分析，并有針對性的增加保護器件，從而達到提升ESD抗擾能力的作用。廣州致遠電子有限公司基于多年的總線防護設計積累推出了高防護等級隔離模塊——CTM1051(A)HP系列。該系列符合國際ISO11898-2標準，靜電防護等級可達接觸±8kV，空氣放電±15kV，浪涌防護可達±4kV隔離CAN解決方案，具體如下圖15所示，能夠適用于各種惡劣的工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境。應用簡便，即插即用，應用原理圖如下圖16所示。

　　圖15 CTM1051(A)HP的EMC性能

　　圖16 應用原理圖