什么是CAN总线？-5

在本文中将继续为大家深入讲解共模电压范围，总线短路保护和热关断保护，电流隔离和CAN接口电路与RS485接口电路。

前文内容：

一文读懂CAN总线（一）中：标准CAN和扩展CAN以及CAN消息类型；

一文读懂CAN总线（二）中：CAN总线的位填充机制、错误检测和故障界定、网络拓扑、终端匹配、电缆与接线、差分信号电压幅值。

一文读懂CAN总线（三）中：电缆截面积与通讯距离，波特率、终端匹配电阻与通讯距离，信号延迟与通讯距离和节点最小间距。

一文读懂CAN总线（四）中：信号位采样点位置，波特率偏差，节点容抗和节点数量。

共模电压范围

共模电压是指总线上的发送节点地和接收节点地之间的电势差。

过高的共模电压会对系统造成影响，可能造成间歇重启、死锁、误码率增高甚至损害设备。

在远距离通讯系统中，共模干扰的问题会更加突出，因为随着通讯线距离的增加，地环路会拾取更多的噪声，使得共模电压增大。

目前的CAN收发器都可以承受一定的共模电压，ISO 11898标准规定，CAN收发器必须能承受-2V~7V的共模电压。而对于长达数千米的CAN通讯系统来说，标准规定的共模电压远远达不到实际要求，因此电流隔离对于远距离数据传输系统来说仍是必须的。

总线短路保护和热关断保护

总线短路保护是指总线与电源或地短路后，CAN收发器不会损坏，短路故障解除后，CAN收发器能继续工作。这个特性可以在总线极性反接、电缆绝缘层失效、意外短路到高压源时对收发器提供保护。

热关断电路用于帮助CAN收发器防御因短路产生破坏性电流和高温。一旦激活热关断电路，设备会进入关断模式。当设备冷却到正常操作温度时，设备自动恢复运行。

电流隔离

远距离数据传输可能会有较大的地电势差、地环流等问题，会在CAN总线上形成高共模电压。如果共模电压超出CAN收发器的最大限度，数据链路就会不正常。

△远距离通讯电流隔离电路示意图

一个方法是使用电流隔离：隔离变压器为系统提供电源，光耦或数字隔离器件提供数据隔离。电流隔离可以去除地环流，抑制噪声电压。采用电流隔离的电路如上图所示。

CAN接口电路与RS485接口电路

CAN总线和RS485总线都是采用差分信号传输数据，它们在总线拓扑、终端匹配、信号衰减、隔离与接地、波特率与通讯距离关系等方面都是相似的。但是CAN有自己的一些特性，在接口设计中，不能照抄RS485接口电路。

CAN总线对信号延迟敏感，因此信号隔离必须使用高速光耦或者磁耦合器件，以减少信号延迟。

CAN总线对电容敏感，在设计CAN接口电路时，需要使用CAN专用共模电感、专业ESD器件；需要根据应用的最大波特率和通讯距离来决定是否在CAN总线上增加滤波电容以及滤波电容的大小。