降低隔離式CAN系統的發(fā)射并提高抗擾度

　　隨著(zhù)目前越來(lái)越多的系統在不同電壓下運行，從電梯到電動(dòng)汽車(chē)，甚至海事系統，隔離式CAN收發(fā)器已經(jīng)成為不可或缺的一部分。

　　這些收發(fā)器將CAN(控制器區域網(wǎng)絡(luò ))標準的優(yōu)先和仲裁功能合二為一，并提供隔離的優(yōu)勢(斷開(kāi)接地環(huán)路、耐壓力差、共模瞬變抗擾度等)，有助于保持系統中兩個(gè)電壓域之間的可靠通信。

　　同非隔離式CAN系統一樣，使用隔離式CAN系統的主要問(wèn)題在于隔離式CAN收發(fā)器的電磁兼容性(EMC)性能。EMC性能通過(guò)兩個(gè)參數衡量：

　　1. 設備產(chǎn)生的發(fā)射

　　2. 系統中干擾產(chǎn)生的抗擾度

　　發(fā)射

　　發(fā)射是電磁能量的不必要釋放。在理想情況下，低發(fā)射確保子系統能運行可靠，并同時(shí)不影響相鄰子系統的性能。

　　根據市場(chǎng)(工業(yè)或汽車(chē))和應用，系統必須符合不同的發(fā)射標準。盡管發(fā)射測試是在系統級進(jìn)行的，但是設計人員通常會(huì )選擇滿(mǎn)足組件級要求的組件。這有助于確保單個(gè)設備不超過(guò)其本身的限值。此外，系統設計和電路板布局也對系統的整體發(fā)射性能起著(zhù)重要的作用。在眾多發(fā)射測試中，Zwickau標準是針對汽車(chē)應用的嚴格測試，側重CAN收發(fā)器的發(fā)射性能。

　　圖1是EMC測試用電路板的示例。電路板具有三個(gè)連接至同一總線(xiàn)的隔離式CAN收發(fā)器。在測試點(diǎn)(圖1的CP1)進(jìn)行發(fā)射測量，其中一個(gè)收發(fā)器發(fā)射50%占空比、250 kHz的方波信號。

　　圖 1：EMC測試用的德州儀器電路板

　　在收發(fā)器和總線(xiàn)之間放置共模扼流圈(CMC)會(huì )濾除一些發(fā)射。在汽車(chē)和工業(yè)應用中，普遍使用共模扼流圈。

　　通過(guò)EMC測試板的 ISO1042 以傳統CAN數據速率執行的發(fā)射數據見(jiàn)圖2。

　　圖 2：ISO1042 (500 kbps執行的發(fā)射)

　　某些認證機構要求在使用CMC的情況下采集數據，這也利于保持低發(fā)射。在相同條件下， ISO1042 在發(fā)射方面優(yōu)于競爭設備。

　　抗擾度

　　抗擾度指設備在存在干擾的情況下正確運行的能力。為了證明隔離式CAN器件的抗噪能力，我們對圖1所示的相同電路執行了直接功率注入(DPI)測試，但采用不同的耦合網(wǎng)絡(luò )。對總線(xiàn)上注入的噪音頻率進(jìn)行掃描，并通過(guò)掩膜測試檢查發(fā)射和接收模式的差異。測試所注入的噪音信號包括連續波(CW)噪音信號和調幅(AM)噪音信號。AM信號為80%的1-kHz信號。垂直方向上超過(guò)一定電壓限值(±0.9 V)或水平方向上超過(guò)時(shí)間限值(±0.2μs)的變化則視為失敗。

　　我們在兩種不同條件下執行了測試：

　　無(wú)共模扼流圈的36 dBm注入噪音

　　帶共模扼流圈的39 dBm噪音信號

　　圖3和圖4顯示了傳統CAN在兩種條件下的 ISO1042 圖。在兩種情況下，隔離式CAN性能高于限值線(xiàn)，表明通過(guò)了DPI測試。通過(guò)這些抗擾度測試可確保通信可靠，降低系統錯誤和故障。

　　圖 3：無(wú)共模扼流圈的ISO1042 DPI測試

　　圖 4：帶共模扼流圈的ISO1042 DPI測試

　　預計集成隔離式CAN器件同非隔離式CAN器件一樣，可滿(mǎn)足相同的發(fā)射和抗擾度規范?？紤]到小型封裝的低發(fā)射和高抗擾度， ISO1042 和 ISO1042-Q1 滿(mǎn)足工業(yè)和汽車(chē)應用的嚴格要求。

      作者：德州儀器Neel Seshan