降低隔離式CAN系統(tǒng)的發(fā)射并提高抗擾度

　　隨著目前越來越多的系統(tǒng)在不同電壓下運行，從電梯到電動汽車，甚至海事系統(tǒng)，隔離式CAN收發(fā)器已經成為不可或缺的一部分。

　　這些收發(fā)器將CAN(控制器區(qū)域網絡)標準的優(yōu)先和仲裁功能合二為一，并提供隔離的優(yōu)勢(斷開接地環(huán)路、耐壓力差、共模瞬變抗擾度等)，有助于保持系統(tǒng)中兩個電壓域之間的可靠通信。

　　同非隔離式CAN系統(tǒng)一樣，使用隔離式CAN系統(tǒng)的主要問題在于隔離式CAN收發(fā)器的電磁兼容性(EMC)性能。EMC性能通過兩個參數(shù)衡量：

　　1. 設備產生的發(fā)射

　　2. 系統(tǒng)中干擾產生的抗擾度

　　發(fā)射

　　發(fā)射是電磁能量的不必要釋放。在理想情況下，低發(fā)射確保子系統(tǒng)能運行可靠，并同時不影響相鄰子系統(tǒng)的性能。

　　根據(jù)市場(工業(yè)或汽車)和應用，系統(tǒng)必須符合不同的發(fā)射標準。盡管發(fā)射測試是在系統(tǒng)級進行的，但是設計人員通常會選擇滿足組件級要求的組件。這有助于確保單個設備不超過其本身的限值。此外，系統(tǒng)設計和電路板布局也對系統(tǒng)的整體發(fā)射性能起著重要的作用。在眾多發(fā)射測試中，Zwickau標準是針對汽車應用的嚴格測試，側重CAN收發(fā)器的發(fā)射性能。

　　圖1是EMC測試用電路板的示例。電路板具有三個連接至同一總線的隔離式CAN收發(fā)器。在測試點(圖1的CP1)進行發(fā)射測量，其中一個收發(fā)器發(fā)射50%占空比、250 kHz的方波信號。

　　圖 1：EMC測試用的德州儀器電路板

　　在收發(fā)器和總線之間放置共模扼流圈(CMC)會濾除一些發(fā)射。在汽車和工業(yè)應用中，普遍使用共模扼流圈。

　　通過EMC測試板的 ISO1042 以傳統(tǒng)CAN數(shù)據(jù)速率執(zhí)行的發(fā)射數(shù)據(jù)見圖2。

　　圖 2：ISO1042 (500 kbps執(zhí)行的發(fā)射)

　　某些認證機構要求在使用CMC的情況下采集數(shù)據(jù)，這也利于保持低發(fā)射。在相同條件下， ISO1042 在發(fā)射方面優(yōu)于競爭設備。

　　抗擾度

　　抗擾度指設備在存在干擾的情況下正確運行的能力。為了證明隔離式CAN器件的抗噪能力，我們對圖1所示的相同電路執(zhí)行了直接功率注入(DPI)測試，但采用不同的耦合網絡。對總線上注入的噪音頻率進行掃描，并通過掩膜測試檢查發(fā)射和接收模式的差異。測試所注入的噪音信號包括連續(xù)波(CW)噪音信號和調幅(AM)噪音信號。AM信號為80%的1-kHz信號。垂直方向上超過一定電壓限值(±0.9 V)或水平方向上超過時間限值(±0.2μs)的變化則視為失敗。

　　我們在兩種不同條件下執(zhí)行了測試：

　　無共模扼流圈的36 dBm注入噪音

　　帶共模扼流圈的39 dBm噪音信號

　　圖3和圖4顯示了傳統(tǒng)CAN在兩種條件下的 ISO1042 圖。在兩種情況下，隔離式CAN性能高于限值線，表明通過了DPI測試。通過這些抗擾度測試可確保通信可靠，降低系統(tǒng)錯誤和故障。

　　圖 3：無共模扼流圈的ISO1042 DPI測試

　　圖 4：帶共模扼流圈的ISO1042 DPI測試

　　預計集成隔離式CAN器件同非隔離式CAN器件一樣，可滿足相同的發(fā)射和抗擾度規(guī)范。考慮到小型封裝的低發(fā)射和高抗擾度， ISO1042 和 ISO1042-Q1 滿足工業(yè)和汽車應用的嚴格要求。

      作者：德州儀器Neel Seshan