如何提高隔離接口模塊的ESD抗擾能力

　　改善方法：

　　類(lèi)似的，在隔離柵并聯(lián)增加一個(gè)電容Cp，可以為來(lái)自控制側的靜電能量提供一個(gè)低阻抗的路徑。如圖 8，控制側的靜電能量大部分通過(guò)此電容泄放至PE，從而起到保護隔離接口模塊的作用。若無(wú)安規要求，可與Cp并聯(lián)一個(gè)大阻值泄放電阻，如1M，以防靜電積累。

　　圖 8

　　對于總線(xiàn)側的靜電，可以在總線(xiàn)側增加高等級ESD防護器件(如TVS管)，靜電能量會(huì )通過(guò)防護器件泄放至PE，由此來(lái)提高總線(xiàn)側的靜電能力，如圖 9。TVS選型時(shí)需注意，其導通電壓必須小于隔離接口可承受的最大電壓，同時(shí)大于信號電壓;在通信速率高、或節點(diǎn)數較多時(shí)，也需要注意盡量選取等效電容小的器件，以免影響總線(xiàn)正常通信。

　　圖 9

　　3. 設備控制側、總線(xiàn)側均有接保護地

　　如圖 10，此狀態(tài)下，設備控制側、總線(xiàn)側都通過(guò)一定方式接入保護地(PE)。

　　圖 10

　　狀態(tài)出現的可能場(chǎng)景：

　　1. 設備自身接PE，總線(xiàn)組網(wǎng)后單點(diǎn)接PE。

　　靜電分析：

　　當控制側接口受到靜電放電時(shí)，能量通過(guò)控制側保護器泄放至PE1，對隔離通信接口基本無(wú)影響，如圖 11。

　　圖 11

　　當總線(xiàn)側接口受到靜電放電時(shí)，靜電能量通過(guò)隔離接口模塊內部總線(xiàn)側器件泄放至PE2，如圖 12。若ESD能量超出了接口模塊內部總線(xiàn)側器件的ESD抗擾能力，總線(xiàn)接口則可能損壞。

　　圖 12

　　改善方法：

　　在總線(xiàn)側增加高等級ESD防護器件(如TVS管)，靜電能量會(huì )通過(guò)防護器件泄放至PE2，由此來(lái)提高總線(xiàn)側的靜電能力，如圖 13。

　　圖 13

　　u 推薦的實(shí)際應用電路：

　　為了滿(mǎn)足上述提到的三種設備狀態(tài)下，隔離接口模塊均得到有效的靜電保護，建議進(jìn)行隔離接口設計時(shí)，參考圖 14所示電路，增加Cp、Rp以及TVS，提高隔離接口的ESD抗擾能力。注意，若產(chǎn)品有安規要求，如需要進(jìn)行耐壓測試、絕緣電阻測試，則不能增加Rp電阻。

　　圖 14

　　總結：

　　由于設備實(shí)際應用中會(huì )存在各種不同的狀態(tài)，對于與上述描述不同的情況，也可按以上的方法進(jìn)行分析，并有針對性的增加保護器件，從而達到提升ESD抗擾能力的作用。廣州致遠電子有限公司基于多年的總線(xiàn)防護設計積累推出了高防護等級隔離模塊——CTM1051(A)HP系列。該系列符合國際ISO11898-2標準，靜電防護等級可達接觸±8kV，空氣放電±15kV，浪涌防護可達±4kV隔離CAN解決方案，具體如下圖15所示，能夠適用于各種惡劣的工業(yè)現場(chǎng)環(huán)境。應用簡(jiǎn)便，即插即用，應用原理圖如下圖16所示。

　　圖15 CTM1051(A)HP的EMC性能

　　圖16 應用原理圖