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德州仪器:降低隔离式CAN系统的发射并提高抗扰度

北京2018年12月31日电 /美通社/ — 近日,德州仪器 Neel Seshan 发布了一篇标题为《降低隔离式 CAN 系统的发射并提高抗扰度》的博文。以下是文章全文:

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。

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。

EMC 测试用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。

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下图

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

下列两图显示了传统 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。

无共模扼流圈的ISO1042 DPI测试

 

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。

ISO1042 演示视频

请观看 ISO1042 的演示视频 “隔离式 FD 节点的互操作性。”

其他资源

  • 下载 ISO1042 和 ISO1042-Q1 数据表。
  • 观看视频,“选择隔离式 CAN 收发器的主要考虑因素。”
  • 查看 TI 隔离式 CAN 产品组合。

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