如何設計一款高可靠性的汽車(chē)CAN總線(xiàn) (1)

CAN總線(xiàn)的應用不僅在工業(yè)領(lǐng)域，在汽車(chē)電子上的應用更是非常廣泛。由于汽車(chē)的使用環(huán)境相對更復雜、更惡劣，這使得汽車(chē)CAN總線(xiàn)非常容易受到外界的干擾，嚴重時(shí)甚至會(huì )遭到破壞。所以如何設計一款高可靠性的汽車(chē)CAN總線(xiàn)，來(lái)保證各個(gè)汽車(chē)電子設備之間的可靠通訊，是至關(guān)重要的。

下圖是典型的CAN口電路設計，在CAN transceiver芯片和connector之間會(huì )用到共模電感 (Common Mode Choke) 、電容 (CH1,CH2,CL1,CL2,CSPLIT) 、電阻 (RH,RL) 、ESD及過(guò)壓保護管 (TVS)。

讓我們一起來(lái)看看這些元器件分別都有什么作用吧！

1. 共模電感 (CMC)

CMC的主要作用是用來(lái)抑制共模噪聲的。CAN總線(xiàn)是通過(guò)差分信號來(lái)傳輸的，共模噪聲會(huì )對信號質(zhì)量產(chǎn)生比較大的影響，CMC有很高的共模阻抗以及很低的差模阻抗，所以既可以抑制共模噪聲，又不會(huì )對差模信號產(chǎn)生影響。

2. 電容 (CH1,CL1,CH2,CL2)

這四顆電容和CMC構成LC的Π型濾波網(wǎng)絡(luò )，可進(jìn)一步加強噪聲的濾除。

3. 電阻 (RH,RL)

RH,RL的主要作用是阻抗匹配，尤其是在CAN總線(xiàn)線(xiàn)長(cháng)比較長(cháng)的時(shí)候。為了保證CAN_H和CAN_L的對稱(chēng)性，RH和RL的值必須相同并且盡量選擇<1%的高精度電阻。CAN總線(xiàn)的終端電阻為120ohm，所以通常情況下會(huì )選擇RH=RL=60ohm，功率一般為0.25W。

至于為什么采用120ohm的電阻，在ISO 11898-2的標準中有如下建議：

當然，120ohm只是一個(gè)推薦值，在實(shí)際應用中可以根據測試結果來(lái)進(jìn)行微調。

4. 電容 (CSPLIT)

CSPLIT與RH,RL構成RC低通濾波器，用來(lái)抑制共模噪聲。

5. ESD及過(guò)壓保護管 (TVS)

TVS放置在靠近c(diǎn)onnector側，保護后面所有元器件免受ESD、EFT、Surge等的干擾和破壞。這顆TVS比較重要，選型時(shí)需要考慮以下要求：

- ESD測試（ISO 10605, IEC 61000-4-2）

- 快速瞬態(tài)脈沖測試（ISO 7637-2 pulse 3a/3b）

- 慢速瞬態(tài)脈沖測試（ISO 7637-2 pulse 2a）

- 穩壓器故障（ISO 16750-2）

- 搭接啟動(dòng)（ISO 16750-2）

- 反向電壓（ISO 16750）

OK，開(kāi)篇就先寫(xiě)到這。下一篇會(huì )重點(diǎn)說(shuō)說(shuō)上述提到的這些內容，以及相關(guān)的TVS選型。

文章來(lái)源：Littelfuse