CAN总线抗干扰的六种解决方案

ZLG致远电子
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CAN线保证屏蔽效果与正确接地

带屏蔽层的CAN线,可以良好地抵御电场的干扰,等于整个屏蔽层是一个等势体,避免CAN导线受到干扰。如图9所示,为一个标准的屏蔽双绞线,CANH和CANL通过铝箔和无氧铜丝屏蔽网包裹,如图9所示。需要注意的是和与接插件的连接,在连接部分允许有短于25mm的电缆不用双绞。

图9 屏蔽双绞线

使用屏蔽线后,在屏蔽层没有良好接大地前,屏蔽线是不起作用的。所以我们要选择一种接地方式。这里有三种外壳接地法:屏蔽层单点接地,可以避免地回流(不同位置的地电位不同而导致的产生电流),如图10所示。节点信号地阻容接自身外壳,如图11所示。屏蔽层分段屏蔽法,如图12所示,多点接地可以加快高频干扰信号的泄放,屏蔽层单点接地可以避免地回流,所以要根据实际情况选择合适的接地方式。

图10 屏蔽层单点接地

图11 节点信号地阻容接自身外壳地

图12 屏蔽层分段屏蔽法

在CAN的应用场合,由于距离一般都较远,所以大部分采用屏蔽层单点接地的原则,在干线上找一点将屏蔽层用导线直接接地,该点应是所受干扰最小的点,同时该点位于网络中心附近。

提高CAN线双绞程度

CAN总线为了提高抗干扰能力,采用CANH和CANL差分传输,达到效果就是遇到干扰后,可以“同上同下”,最后CANH-CANL的差分值保持不变。如图13所示。

图13 差分抗干扰示意图

CANH和CANL要紧密地绞在一起,通常双绞线只有33绞/米,而在强干扰场合,双绞程度要到45-55绞/米才能达到较好的抗干扰效果。另外线缆的芯截面积要大于0.35~0.5mm?,CAN_H对CAN_L的线间电容小于75pF/m,如果采用屏蔽双绞线,CAN_H(或CAN_L)对屏蔽层的电容小于110pF/m。可以更好地降低线缆阻抗,从而降低干扰时抖动电压的幅度。

表1 双绞线对磁干扰的衰减比

增加信号保护器

增加信号保护器,提高抗浪涌群脉冲等EMC能力。上面的隔离只是阻挡,如果干扰强度很高,比如达到2KV浪涌,隔离也会被破坏。所以要想达到更高的防护等级,必须增加防浪涌电路。如图14所示,为ZLG致远电子高速总线标准防浪涌保护电路。

注意,由于电容较大,一条总线最多增加2-3个保护器!

图14 信号保护电路

CAN转为光纤传输

增加CAN转光纤转换器。解决超强干扰(比如远程激光与电磁脉冲发射装置)与雷击问题,光纤是一种无法被电磁干扰的传输介质,如图15所示,为使用ZLG致远电子的CANHub-AF1S1和CANHub-AF2S2组合的光纤主干网络。

图15 使用光纤转换器实现光纤主干传输

以上就是今天跟大家分享的总线抗干扰的六种解决方案,在文章最后再补充在现场常用的两种手段吧。

1、CAN线远离干扰源

远离干扰源是最简单的抗干扰方法,如果CAN线与强电干扰源远离0.5米,干扰就基本影响不到了。可是在实际布线中,经常遇到空间太小而不得不和强电混在一起,如图16所示,为某新能源汽车的驱动系统,CAN线与驱动线混在一起,结果导致干扰很大。只要与CAN并行的驱动线,具备2A/秒的电流变化,就会耦合出强磁场而导致CAN线上出现干扰脉冲。所以CAN线必须要和电流会剧烈变化的线缆远离。比如继电器、电磁阀、逆变器、电机驱动线等。

图16 干扰现场图

而解决这个问题,只能尽量保证强电与弱电分开捆扎,距离上尽量远离。实在避不开,也要垂直交叉,也不能平行布线。

2、增加磁环或者共模电感

使用抗干扰的磁环,目的就是削弱特定频率的干扰的影响。如图17所示,为增加磁环的效果。CAN差分线缆可以两线一起加,或者单端单独加。

图17 增加磁环


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