盘点CAN节点设计时应注意的要点

ZLG致远电子 2018-07-02 10:09 次阅读

要搭建一个健壮的CAN网络,隔离、阻抗匹配、外围保护,需要考虑的点非常之多,稍有不慎就有可能留下“内伤”。怎样能够让我们的网络健康运行,无畏风雨呢?请看此文。

对于提高CAN总线节点的可靠性而言,隔离、总线阻抗匹配、总线保护等等是离不开的,在设计CAN节点时要注意这些点来提高总线电路可靠性和安全性。下面我们来分别盘点一番:

一、隔离

CAN总线的隔离主要关注信号隔离与电源隔离。

1、信号隔离

常见的信号隔离技术有光耦和磁隔两种。而在CAN总线上建议选用使用磁隔离的方案,因为磁隔离相对来说更为可靠,消除了光耦合器带来的相关不确定的电流传送比率、非线性传送特性以及随时间漂移和随温度漂移的问题。磁偶方案天生就自带25KV/us的瞬态共模抑制能力,并且能够在电压差峰值560V的环境下正常工作可以说是非常优秀了。

用隔离收发器将总线和控制电路进行电气隔离,不但可以把高压挡在我们的控制系统之外保护操作人员的安全,而且能抑制由接地电势差、接地环路等带来的各种公模干扰,保证总线能在严重干扰和其它系统级噪声存在的情况下不间断、无差错运行。让我们看下面的图片,使用隔离收发器后,就可以避免形成地环路,总线参考地可跟随共模电压的波动而波动,共模电压全部由隔离带承受,共模电压对总线信号变得不再可见,总线从而可以稳定可靠地进行通信。

2、电源隔离

信号隔离之后,电源也应进行隔离。在此推荐集成模块的方案,众所周知同样功能和性能的电路,电路越少元器件数目越少,连线和焊点的数量也就会减少,出现故障的概率也就会相对降低。因此,直接采用带隔离的DC-DC隔离模块实现即可方便的实现电源的隔离。 

二、阻抗匹配

电信号在在电缆上传输时,若阻抗不连续或发生突变时,就会出现信号反射的现象。这个时候就会出现信号的振铃和地弹,反射的信号叠加在正常的信号上,数据的传输便可能出现错误。为了消减这种信号反射就要让传输电缆上的阻抗保持连续,可电缆虽标准,终归是有终点的,终点的阻抗就会发生突变。为了使总线能够稳定,终点阻抗保持连续,CAN-Bus规定要在电缆两端接入匹配电阻。这个终端电阻的阻值一般选用120Ω。

三、外围保护

节点若是工作在户外等恶劣的现场环境,环境影响是一个必须要考虑的因素。此时需要对CAN信号端口添加更高等级的防护电路,保证节点不被损坏以及总线的可靠通讯。具体保护电路的设计可以参照下图:

上图中除了右端的保护电路,中间使用的CAN隔离收发器模块,该模块主要集成了CAN收发器、DC-DC电源模块、信号隔离电路三部分电路,打包封装成一个独立的模块,可大大简化CAN硬件设定的难度,降低开发时间成本。

而且目前市面上已出现表贴式CAN收发器,与传统的设计相比,表贴式产品不仅具备更高的集成度与可靠性,并且支持业内所有常用的贴片封装,适用于需要高稳定性CAN总线通讯的场合,能够最大程度的提升用户的生产效能,帮助用户提升总线通信防护等级。

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原文标题:CAN组网不得不关注的细节

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