降低隔离式CAN系统的发射并提高抗扰度收藏

网友投稿 288 2024-01-27


  随着目前越来越多的系统在不同电压下运行,从电梯到电动汽车,甚至海事系统,隔离式CAN收发器已经成为不可或缺的一部分  这些收发器将CAN(控制器区域网络)标准的优先和仲裁功能合二为一,并提供隔离的优势(断开接地环路、耐压力差、共模瞬变抗扰度等),有助于保持系统中两个电压域之间的可靠通信。

降低隔离式CAN系统的发射并提高抗扰度收藏

  同非隔离式CAN系统一样,使用隔离式CAN系统的主要问题在于隔离式CAN收发器的电磁兼容性(EMC)性能EMC性能通过两个参数衡量:  1. 设备产生的发射  2. 系统中干扰产生的抗扰度  发射  发射是电磁能量的不必要释放。

在理想情况下,低发射确保子系统能运行可靠,并同时不影响相邻子系统的性能  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,但是设计人员通常会选择满足组件级要求的组件。

这有助于确保单个设备不超过其本身的限值此外,系统设计和电路板布局也对系统的整体发射性能起着重要的作用在众多发射测试中,Zwickau标准是针对汽车应用的严格测试,侧重CAN收发器的发射性能  图1是EMC测试用电路板的示例。

电路板具有三个连接至同一总线的隔离式CAN收发器在测试点(图1的CP1)进行发射测量,其中一个收发器发射50%占空比、250 kHz的方波信号

图 1 EMC测试用的德州仪器电路板  在收发器和总线之间放置共模扼流圈(CMC)会滤除一些发射在汽车和工业应用中,普遍使用共模扼流圈通过EMC测试板的 ISO1042 以传统CAN数据速率执行的发射数据见图2。

图 2 ISO1042 (500 kbps执行的发射)   某些认证机构要求在使用CMC的情况下采集数据,这也利于保持低发射在相同条件下, ISO1042 在发射方面优于竞争设备  抗扰度  抗扰度指设备在存在干扰的情况下正确运行的能力。

为了证明隔离式CAN器件的抗噪能力,我们对图1所示的相同电路执行了直接功率注入(DPI)测试,但采用不同的耦合网络对总线上注入的噪音频率进行扫描,并通过掩膜测试检查发射和接收模式的差异测试所注入的噪音信号包括连续波(CW)噪音信号和调幅(AM)噪音信号。

AM信号为80%的1-kHz信号垂直方向上超过一定电压限值(±0.9 V)或水平方向上超过时间限值(±0.2μs)的变化则视为失败  我们在两种不同条件下执行了测试:  1. 无共模扼流圈的36 dBm注入噪音

  2. 带共模扼流圈的39 dBm噪音信号  图3和图4显示了传统CAN在两种条件下的 ISO1042 图在两种情况下,隔离式CAN性能高于限值线,表明通过了DPI测试通过这些抗扰度测试可确保通信可靠,降低系统错误和故障。

图 3 无共模扼流圈的ISO1042 DPI测试

图 4 带共模扼流圈的ISO1042 DPI测试   预计集成隔离式CAN器件同非隔离式CAN器件一样,可满足相同的发射和抗扰度规范考虑到小型封装的低发射和高抗扰度, ISO1042 和 ISO1042-Q1 满足工业和汽车应用的严格要求。

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