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CAN一致性测试系统之地偏移测试

2018-12-05 17:16 次阅读

伴随越来越多的高科技汽车电子产品的开发与应用,如何解决汽车电子系统的电磁兼容问题,提高汽车的可靠性和安全性,已经成为一个非常重要和迫切的问题。然而接地设计作为根治电磁兼容问题方法之一,地偏移测试显得就尤为重要了,因此本文对接地设计及地偏移测试进行了解读。

一、整车系统接地设计

1、 地线的意义

地线在汽车上不仅仅是一个接点,它是一个综合的系统的汽车电气系统,它的主要功能有:

  • 提供给直流负载、交流负载和瞬变负载电流回路,连接蓄电池发电机的负极端;
  • 提供电压给传感器、通讯系统、单端数字输入等;
  • 静电屏蔽,隔离外部RF辐射;
  • 提供静电放电泄流,ESD保护;
  • 汽车天线的地平面;
  • 降低电平,减小腐蚀。

2、 地线可靠性

地线回路的可靠性主要由以下几个主要关键因素决定:

接地金属的连接面,包括接地板之间、接地线和接地板之间的连接情况;

涂覆层及润滑油对传导地线连接板及其紧固件的影响;

潜在的腐蚀;

潜在的机械退化。

3、 汽车上接地的符号以及接地回路见下

CAN一致性测试系统之地偏移测试

整车电气地:主要为 DC 回路中发电机和蓄电池,以及 AC 回路中所有产品 RF 地;

CAN一致性测试系统之地偏移测试

整车结构地:标识为汽车结构件(例如发动机、白车身等)接地标识;

CAN一致性测试系统之地偏移测试

产品电路接地:产品电路接地,包括模拟地、数字地都可以使用此符号;

4、 实车使用的接地结构图

CAN一致性测试系统之地偏移测试

图 1 实车的接地结构图

此为实车使用的接地结构图,其中所有的接地最终回到蓄电池和发电机的负极端。随着频率的增大,回路的阻抗也会增大,最终会导致电流流过不希望的回路,出现共模干扰,进而产生EMC效应,损坏产品。

那么大家会问为什么地偏移会产生共模干扰呢?提到共模干扰不得不说差模干扰,下面我们一起了解一下吧。

二、共模干扰与差模干扰

电器设备的通信线, 与其它设备或外围设备相互交换的通讯线路,至少有两根导线,这两根导线作为往返线路输送电力或信号,在这两根导线之外通常还有第三导体,这就是“地线”。电压和电流的变化通过导线传输时有两种形态, 一种是两根导线分别做为往返线路传输, 我们称之为“差模”;另一种是两根导线做去路,地线做返回传输, 我们称之为“共模”。

CAN一致性测试系统之地偏移测试

图 2

如上图, 蓝色信号是在两根导线内部作往返传输的,我们称之为“差模”;而黄信号是在信号与地线之间传输的,我们称之为“共模”。

任何两根电源线或通信线上所存在的干扰,均可用共模干扰和差模干扰来表示:共模干扰在导线与地(机壳)之间传输,属于非对称性干扰,它定义为任何载流导体与参考地之间的不希望有的电位差;差模干扰在两导线之间传输,属于对称性干扰,它定义为任何两个载流导体之间的不希望有的电位差。在一般情况下,共模干扰幅度大、频率高,还可以通过导线产生辐射,所造成的干扰较大。差模干扰幅度小、频率低、所造成的干扰较小。图3为共模干扰。

CAN一致性测试系统之地偏移测试

图 3

共模干扰的电流大小不一定相等,但是方向(相位)相同的。电气设备对外的干扰多以共模干扰为主,外来的干扰也多以共模干扰为主,共模干扰本身一般不会对设备产生危害,但是如果共模干扰转变为差模干扰,干扰就严重了,因为有用信号都是差模信号。如图4为差模干扰。

CAN一致性测试系统之地偏移测试

图 4

差模干扰的电流大小相等,方向(相位)相反。由于走线的分布电容电感、信号走线阻抗不连续,以及信号回流路径流过了意料之外的通路等,差模电流会转换成共模电流。

发生了地偏移为了保证车网络能够正常通信,没有错误帧的出现,需要进行整车的地偏移测试。

3、 CANDT地偏移测试

1、 测试目的

本测试用例用于检查发生地偏移故障状态过程中 DUT 的 CAN 总线通信状态,并检查该故障修复后 DUT 是否能够恢复 CAN 总线通信。

2、 判断依据

在地偏移电压从 0V 变化至 2V(用户可设置该范围) 过程中,不允许DUT 出现CAN 总线通信故障(如:发送错误帧等)。

3、 测试原理及步骤

CAN一致性测试系统之地偏移测试

图 5

  • 配置控制板至地偏移测试模式;
  • 配置并开启 DUT 电源;
  • CANScope 正常模式连接;
  • 通过调节电压源将DUT的接地电压,直至 DUT 停止 CAN 总线通信;
  • 恢复 DUT 的接地电压为正常状态(0V 左右),使用 CANScope 记录 DUT 发送的CAN 总线数据;
  • 分析能否正确接收报文并判定结果。

本测试用于检验组件的可靠运转情况,比如一个组件的电源由蓄电池和发动机双路提供,电源电压可能不一致,导致地偏移发生,为了检测CAN信号能否正常通信,可以使用ZLG致远电子的CANDT一致性测试系统。

CANDT一致性测试系统

CANDT一致性测试系统可自动化完成CAN节点物理层、链路层及应用层一致性测试,是当前CAN总线测试领域唯一能够进行完善的物理层自动化测试并导出报表的仪器设备,详情架构如下图

CAN一致性测试系统之地偏移测试

图6

根据测试标准,用CANDT对总线上各个节点的地偏移进行一致性测试,测试结果可生成报表,如图7所示。

CAN一致性测试系统之地偏移测试

图7

  • 测试完成后,用户可导出自动化测试报告,对于未通过的测试项目可使用CAN总线分析仪对故障进行干扰排除并进行可靠性测试,以加强被测设备的鲁棒性,并且ZLG致远电子的CAN总线专家会协助用户,对未通过项目进行分析,给出整改建议;
  • 根据测试报告,还可以跟踪测试条目的标准出处、测试步骤以及判断依据等;
  • 主机厂可以依据此报告评估CAN节点质量,作为主机厂准入依据。
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TLIN1441-Q1是一款LocalInterconnect网络(LIN)物理层收发器,具有集成的低压差稳压器,唤醒和保护功能,符合LIN 2.0标准,LIN 2.1,LIN 2.2,LIN2.2A和ISO /DIS17987-4.2标准.TLIN1441-Q1集成了一个基于窗口或超时的看门狗监控器,可通过PIN或SPI进行配置和控制。 TLIN1441-Q1看门狗由PIN捆扎或SPI控制,具体取决于上电时引脚9的状态。 LIN是一种单线双向总线,通常用于低速车载网络,数据速率高达20 kbps。 LIN接收器支持高达100 kbps的数据速率,用于行结束编程。 TLIN1441-Q1使用限流波形整形驱动器将TXD输入上的LIN协议数据流转换为LIN总线信号,从而减少电磁辐射(EME)。接收器将数据流转换为逻辑电平信号,通过开漏RXDpin发送到微处理器。 使用休眠模式可以实现超低电流消耗,允许通过LIN总线或引脚唤醒。 LIN总线有两种状态:显性状态(接近电压)和隐性状态(电池附近的电压)。在隐性状态下,LIN总线通过内部上拉电阻(45kΩ)和串联二极管拉高。从应用程序不需要外部上拉组件。主应用需要一个外部上拉电阻(1kΩ)和LIN规范的串联二极管。 特性 AEC...
发表于 01-08 17:48 31次 阅读
TLIN1441-Q1 具有集成电压稳压器和看门狗的汽车本地互联网络收发器

基于CAN通讯的详细资料合集

本文档的主要内容详细介绍的是基于CAN通讯的详细资料合集。
发表于 01-08 08:00 115次 阅读
基于CAN通讯的详细资料合集

使用CAN总线及智能控制算法进行汽车空调控制系统的设计论文

随着国内汽车行业的高速发展,汽车空调越来越受到汽车制造商的重视。现在国产汽车的汽车空调控制器在智能控....
发表于 01-04 09:36 95次 阅读
使用CAN总线及智能控制算法进行汽车空调控制系统的设计论文

02:CAN的价值及解决方案

未来网络在很大程度上仍将使用CAN,但各种趋势也在显著增加。本次会议将展示不同CAN趋势的主要价值、....
的头像 NXP视频 发表于 01-02 15:50 696次 观看
02:CAN的价值及解决方案

隔离式CAN收发器如何提升发射和抗扰度

根据市场(工业或汽车)和应用,系统必须符合不同的发射标准。尽管发射测试是在系统级进行的,但是设计人员....
的头像 人间烟火123 发表于 01-01 11:32 1317次 阅读
隔离式CAN收发器如何提升发射和抗扰度

STM32单片机bxCAN的工作模式解析

在硬件复位后,bxCAN工作在睡眠模式以节省电能,同时CANTX引脚的内部上拉电阻被激活。软件通过对....
发表于 12-29 14:47 457次 阅读
STM32单片机bxCAN的工作模式解析

如何把电脑和USBCAN集成到一起做成一个屏幕的大小

USBCAN分析仪普遍具有CAN总线调试、分析、诊断功能,因此其是一个最常用而且实用的CAN总线工具....
的头像 广成CAN总线 发表于 12-26 11:44 926次 阅读
如何把电脑和USBCAN集成到一起做成一个屏幕的大小

如何使用CAN总线进行纸箱包装机伺服运动控制系统设计的概述

本文叙述了纸箱包装机的系统组成和主要技术参数以及控制方案,纸箱板供应过程的设计方案,通过对自动瓶装包....
的头像 工控云学堂 发表于 12-23 16:22 954次 阅读
如何使用CAN总线进行纸箱包装机伺服运动控制系统设计的概述

如何使用CAN总线中继模块进行CAN总线节点扩容的实现案例概述

用户在使用CAN总线通信时,一般只需要接CAN_H和CAN_L两根导线。但是导线毕竟都多少有些内阻,....
的头像 广成CAN总线 发表于 12-23 10:31 1208次 阅读
如何使用CAN总线中继模块进行CAN总线节点扩容的实现案例概述

探讨一下CAN节点输入电压阈值测试

为了提高测试效率,节约人工成本,同时提高测试的准确度,避免人工测量统计误差,ZLG致远电子推出了CA....
的头像 ZLG致远电子 发表于 12-19 11:21 1026次 阅读
探讨一下CAN节点输入电压阈值测试

为什么电气要接地与接零

电气设备的金属外壳与内部带电部分都是绝缘的,只有当这种绝缘结构损坏时,设备的外壳才有可能带电。为了防....
的头像 人间烟火123 发表于 12-18 15:42 492次 阅读
为什么电气要接地与接零

汽车内单片机到底有多重要汽车单片机与车载网络技术电子教材免费下载

本书内容分为两大部分。其中第一部分(第1至7章)为汽车单片机部分,前6章主要介绍通用单片机MCS-5....
发表于 12-17 08:00 148次 阅读
汽车内单片机到底有多重要汽车单片机与车载网络技术电子教材免费下载

串口转CAN设备由于数据量过大引起的通信失败的问题如何解决

GCAN-201 模块(CAN232/485MB)是集成 1 路标准 CAN-bus 接口、1 路标....
的头像 广成CAN总线 发表于 12-15 11:02 1302次 阅读
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深入探析CAN收发器各项参数

CAN收发器是连接CAN控制系统与CAN总线网络的桥梁,当选型CAN收发器时应该注意哪些参数?本文将....
的头像 ZLG致远电子 发表于 12-15 09:34 900次 阅读
深入探析CAN收发器各项参数

SN65LBC031 高速控制器局域网 (CAN) 收发器

SN75LBC031是一个CAN收发器,用作CAN控制器和物理总线之间的接口,用于高达500 kBaud的高速应用。该器件为差分总线提供传输能力,并为控制器提供差分接收功能。发送器输出(CANH和CANL)具有内部转换调节功能,可提供受控对称性,从而实现低EMI辐射。两个变送器输出都可以完全防止电池短路和总线上可能发生的瞬态电压。在器件功耗过大的情况下,热关断电路会在大约160°C的结温下禁用输出驱动器。在发送器输入端包含内部上拉电阻可确保在上电和协议控制器复位期间定义输出。对于500 kBaud的正常操作,ASC端子打开或连接到GND。对于125 kBaud的低速运行,可以通过将ASC端子连接到V CC 来增加总线输出转换时间以降低EMI。接收器包括一个集成滤波器,可将信号抑制成小于30 ns的脉冲。 SN75LBC031的工作温度范围为-40°C至85°C。 SN65LBC031的工作温度范围为-40°C至125°C。 SN65LBC031Q的特点是可在-40°C至125°C的汽车温度范围内工作。 特性 SN75LBC031符合标准ISO /DIS 11898(最高500 k波特) 50 mA时的驱动器输出能力 宽输入/输出总输入/输出总线电压范围 总线输出短路保...
发表于 10-16 10:08 66次 阅读
SN65LBC031 高速控制器局域网 (CAN) 收发器

SN65HVD233 具有待机模式和环回功能的 3.3V CAN 收发器

SN65HVD233,SN65HVD234和SN65HVD235用于采用符合ISO 11898标准的控制器局域网(CAN)串行通信物理层的应用中。作为CAN收发器,每个都在差分CAN总线和CAN控制器之间提供发送和接收功能,信号速率高达1 Mbps。 设计用于特别恶劣的环境,设备具有交叉线保护,高达±36 V的过压保护,接地保护丢失,过热(热关断)保护以及±100 V的共模瞬变保护。这些器件可在7 V至12 V的宽共模范围内工作。这些收发器是微处理器上的主机CAN控制器与工业,楼宇自动化,运输和汽车应用中使用的差分CAN总线之间的接口。 模式: R < SN65HVD233,SN65HVD234和SN65HVD235的sub> S 引脚(引脚8)提供三种工作模式:高速,斜率控制和低功耗待机模式。通过将引脚8直接连接到地来选择高速工作模式,允许驱动器输出晶体管尽可能快地接通和断开,而不限制上升和下降斜率。可以通过在R S 引脚和地之间连接一个电阻来调整上升和下降斜率。斜率将与引脚的输出电流成比例。电阻值为10kΩ时,器件驱动器的压摆率约为15 V /μs,值为100kΩ时,器件的压摆率约为2.0 V /μs。有关斜率控制的更多信息,请参阅功能描述。 SN65HVD23...
发表于 10-16 10:08 72次 阅读
SN65HVD233 具有待机模式和环回功能的 3.3V CAN 收发器

TLIN2024-Q1 四路 LIN 收发器

TLIN2024-Q1器件是一款四路局域互连网络(LIN)物理层收发器,集成了唤醒和保护特性,符合LIN 2.0 ,LIN 2.1,LIN 2.2,LIN 2.2A和ISO /DIS 17987-4.2标准.LIN是一根单线制双向总线,通常用于低速车载网络,数据传输速率高达20kbps.LIN接收器支持数据传输速率高达100kbps的内联编程应用.TLIN2024-Q1具有两个独立的双路LIN收发器模块.V SUP1 /2 可控制独立的双路收发器模块.TLIN2024-Q1使用一个可降低电磁辐射(EME)的限流波形整形驱动器将TXD输入上的LIN协议数据流转化为LIN总线信号。接收器将数据流转化为逻辑电平信号,此信号通过开漏RXD引脚发送到微处理器。休眠模式可实现超低电流消耗,该模式允许通过LIN总线或EN引脚实现唤醒。集成电阻器,静电放电(ESD)保护和故障保护功能有助于设计人员节约应用的布板空间 特性 符合汽车类标准 具有符合AEC Q100标准的下列结果: 器件环境温度:-40°C至125°C 器件HBM ESD分类等级:±6kV 器件CDM ESD分类等级:±1.5kV 符合LIN 2.0,LIN 2.1,LIN 2.2,LIN 2.2A和ISO /DIS 17987-4.2标...
发表于 10-16 10:08 52次 阅读
TLIN2024-Q1 四路 LIN 收发器

SN75LBC031 收发器

SN75LBC031是一个CAN收发器,用作CAN控制器和物理总线之间的接口,用于高达500 kBaud的高速应用。该器件为差分总线提供传输能力,并为控制器提供差分接收功能。发送器输出(CANH和CANL)具有内部转换调节功能,可提供受控对称性,从而实现低EMI辐射。两个变送器输出都可以完全防止电池短路和总线上可能发生的瞬态电压。在器件功耗过大的情况下,热关断电路会在大约160°C的结温下禁用输出驱动器。在发送器输入端包含内部上拉电阻可确保在上电和协议控制器复位期间定义输出。对于500 kBaud的正常操作,ASC端子打开或连接到GND。对于125 kBaud的低速运行,可以通过将ASC端子连接到V CC 来增加总线输出转换时间以降低EMI。接收器包括一个集成滤波器,可将信号抑制成小于30 ns的脉冲。 SN75LBC031的工作温度范围为-40°C至85°C。 SN65LBC031的工作温度范围为-40°C至125°C。 SN65LBC031Q的特点是可在-40°C至125°C的汽车温度范围内工作。 特性 SN75LBC031符合标准ISO /DIS 11898(最高500 k波特) 50 mA时的驱动器输出能力 宽输入/输出总输入/输出总线电压范围 总线输出短路保...
发表于 10-16 10:08 49次 阅读
SN75LBC031 收发器

SN65LBC031Q 高速控制器局域网 (CAN) 收发器

SN75LBC031是一个CAN收发器,用作CAN控制器和物理总线之间的接口,用于高达500 kBaud的高速应用。该器件为差分总线提供传输能力,并为控制器提供差分接收功能。发送器输出(CANH和CANL)具有内部转换调节功能,可提供受控对称性,从而实现低EMI辐射。两个变送器输出都可以完全防止电池短路和总线上可能发生的瞬态电压。在器件功耗过大的情况下,热关断电路会在大约160°C的结温下禁用输出驱动器。在发送器输入端包含内部上拉电阻可确保在上电和协议控制器复位期间定义输出。对于500 kBaud的正常操作,ASC端子打开或连接到GND。对于125 kBaud的低速运行,可以通过将ASC端子连接到V CC 来增加总线输出转换时间以降低EMI。接收器包括一个集成滤波器,可将信号抑制成小于30 ns的脉冲。 SN75LBC031的工作温度范围为-40°C至85°C。 SN65LBC031的工作温度范围为-40°C至125°C。 SN65LBC031Q的特点是可在-40°C至125°C的汽车温度范围内工作。 特性 SN75LBC031符合标准ISO /DIS 11898(最高500 k波特) 50 mA时的驱动器输出能力 宽输入/输出总输入/输出总线电压范围 总线输出短路保...
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SN65LBC031Q 高速控制器局域网 (CAN) 收发器