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作者: 发布时间:2017-05-02 来源: 繁体版
随着CAN总线在电动汽车、充电桩、电力电子、轨道交通等电磁环境比较恶劣的场合应用越来越多,信号干扰的问题已经严重影响到使用者对CAN总线的信任。究竟如何才能抗干扰?本文展示了致远电子CAN总线抗干扰的6条&ld

随着CAN总线在电动汽车、充电桩、电力电子、轨道交通等电磁环境比较恶劣的场合应用越来越多,信号干扰的问题已经严重影响到使用者对CAN总线的信任。究竟如何才能抗干扰?本文展示了致远电子CAN总线抗干扰的6条“军规”。HiJ自动化在线网

在汽油车时代,CAN总线遇到的干扰少之又少,即使有一些继电器和电磁阀的脉冲, 也不会有很大影响,稍微进行双绞处理,完全可以实现零错误帧。HiJ自动化在线网

可是到了电动汽车年代,逆变器、电动机、充电机等大功率设备对CAN的影响足以中断通讯,或者损坏CAN节点,如图1图2所示,就是被逆变器干扰的CAN波形。HiJ自动化在线网

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图1 干扰前 图2 干扰后HiJ自动化在线网

面对干扰,各个汽车厂、零部件厂,测试诊断设备的厂商都纷纷研究抗干扰之“妙方”,以保证CAN稳定运行。本文就以广州致远电子有限公司15年的CAN现场故障排查经验,介绍抗干扰6条“军规”。HiJ自动化在线网

1.CAN接口增加隔离与保护

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条“军规”。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,保护控制器不死机。如图3所示,为未隔离时,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。HiJ自动化在线网

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图3 未隔离时的地回流HiJ自动化在线网

而增加CTM1051KAT隔离模块后,如图4和图5所示。隔绝了地回流,限制了干扰幅度。HiJ自动化在线网

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图4 CTM1051KAT隔离模块HiJ自动化在线网

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图5隔离地回流HiJ自动化在线网

增加隔离后,是否万事大吉了?肯定不是,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6所示,为致远电子高速总线标准防浪涌保护电路。HiJ自动化在线网

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图6 信号保护电路HiJ自动化在线网

此保护电路可达4KV浪涌而不损坏,不过注意如果要通过2500VDC耐压测试时,需要将GDT和R3拆除,防止高压击穿导致测试不通过。HiJ自动化在线网

2. CAN线提高双绞程度

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7所示。HiJ自动化在线网

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图7 差分抗干扰示意图HiJ自动化在线网

可是,这种抗干扰能力,必须的条件是,CANH和CANL要很紧密地靠在一起,否则受到的干扰强度就不一样,就会导致差分信号受到干扰。所以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,双绞程度要超过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0.35~0.5 mm2 ,CAN_H对CAN_L的线间电容小于75 pF/m,如果采用屏蔽双绞线,CAN_H (或CAN_L) 对屏蔽层的电容小于110 pF/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。HiJ自动化在线网

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图8 双绞线HiJ自动化在线网

3. 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25 mm 的电缆不用双绞。HiJ自动化在线网

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图9 屏蔽双绞线HiJ自动化在线网

较好的CAN屏蔽线带有2层屏蔽层,称为双层屏蔽线,其中内层的CAN_GND是与CAN收发器的地连接,外层的Shield是与外壳大地相连。内层可以平衡信号的地电位,抑制共模干扰,减少错误帧,但强干扰时收发器损坏率会提高;外层可以泄放电荷到大地,如图10所示。


CAN总线抗干扰 6条“军规”
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