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德州儀器:降低隔離式CAN系統(tǒng)的發(fā)射并提高抗擾度

2018-12-31 13:47 7412
近日,德州儀器Neel Seshan發(fā)布了一篇標(biāo)題為《降低隔離式CAN系統(tǒng)的發(fā)射并提高抗擾度》的博文。

北京2018年12月31日電 /美通社/ -- 近日,德州儀器 Neel Seshan 發(fā)布了一篇標(biāo)題為《降低隔離式 CAN 系統(tǒng)的發(fā)射并提高抗擾度》的博文。以下是文章全文:

隨著目前越來越多的系統(tǒng)在不同電壓下運行,從電梯到電動汽車,甚至海事系統(tǒng),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(qū)域網(wǎng)絡(luò))標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)先和仲裁功能合二為一,并提供隔離的優(yōu)勢(斷開接地環(huán)路、耐壓力差、共模瞬變抗擾度等),有助于保持系統(tǒng)中兩個電壓域之間的可靠通信。

同非隔離式 CAN 系統(tǒng)一樣,使用隔離式 CAN 系統(tǒng)的主要問題在于隔離式 CAN 收發(fā)器的電磁兼容性(EMC)性能。EMC 性能通過兩個參數(shù)衡量:

  1. 設(shè)備產(chǎn)生的發(fā)射
  2. 系統(tǒng)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(tǒng)能運行可靠,并同時不影響相鄰子系統(tǒng)的性能。

根據(jù)市場(工業(yè)或汽車)和應(yīng)用,系統(tǒng)必須符合不同的發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)。盡管發(fā)射測試是在系統(tǒng)級進行的,但是設(shè)計人員通常會選擇滿足組件級要求的組件。這有助于確保單個設(shè)備不超過其本身的限值。此外,系統(tǒng)設(shè)計和電路板布局也對系統(tǒng)的整體發(fā)射性能起著重要的作用。在眾多發(fā)射測試中,Zwickau 標(biāo)準(zhǔn)是針對汽車應(yīng)用的嚴(yán)格測試,側(cè)重 CAN 收發(fā)器的發(fā)射性能。

EMC 測試用電路板具有三個連接至同一總線的隔離式 CAN 收發(fā)器。在測試點進行發(fā)射測量,其中一個收發(fā)器發(fā)射50%占空比、250 kHz的方波信號。

在收發(fā)器和總線之間放置共模扼流圈(CMC)會濾除一些發(fā)射。在汽車和工業(yè)應(yīng)用中,普遍使用共模扼流圈。

通過 EMC 測試板的 ISO1042 以傳統(tǒng) CAN 數(shù)據(jù)速率執(zhí)行的發(fā)射數(shù)據(jù)見下圖。

ISO1042(500 kbps執(zhí)行的發(fā)射)
ISO1042(500 kbps執(zhí)行的發(fā)射)

某些認(rèn)證機構(gòu)要求在使用 CMC 的情況下采集數(shù)據(jù),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(shè)備。

抗擾度

抗擾度指設(shè)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(zhí)行了直接功率注入(DPI)測試,但采用不同的耦合網(wǎng)絡(luò)。對總線上注入的噪音頻率進行掃描,并通過掩膜測試檢查發(fā)射和接收模式的差異。測試所注入的噪音信號包括連續(xù)波(CW)噪音信號和調(diào)幅(AM)噪音信號。AM 信號為80%的1-kHz信號。垂直方向上超過一定電壓限值(±0.9 V)或水平方向上超過時間限值(±0.2μs)的變化則視為失敗。

我們在兩種不同條件下執(zhí)行了測試:

  1. 無共模扼流圈的36 dBm注入噪音
  2. 帶共模扼流圈的39 dBm噪音信號

下列兩圖顯示了傳統(tǒng) 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,表明通過了 DPI 測試。通過這些抗擾度測試可確保通信可靠,降低系統(tǒng)錯誤和故障。

無共模扼流圈的ISO1042 DPI測試
無共模扼流圈的ISO1042 DPI測試

 

帶共模扼流圈的ISO1042 DPI測試
帶共模扼流圈的ISO1042 DPI測試

預(yù)計集成隔離式 CAN 器件同非隔離式 CAN 器件一樣,可滿足相同的發(fā)射和抗擾度規(guī)范??紤]到小型封裝的低發(fā)射和高抗擾度, ISO1042 和 ISO1042-Q1 滿足工業(yè)和汽車應(yīng)用的嚴(yán)格要求。

ISO1042 演示視頻

請觀看 ISO1042 的演示視頻 “隔離式 FD 節(jié)點的互操作性。”

其他資源

消息來源:德州儀器
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