如何提升CAN匯流排浪湧防護？
日期：2018-05-18
CAN匯流排雖然有較強的抗干擾能力，但在實際應用中依舊會受到靜電以及浪湧的干擾，在CAN匯流排組網中我們應該如何提升匯流排的浪湧防護能力呢？其實並不難，這幾種器件讓你無憂。
先瞭解幾種典型的瞬態騷擾。
表1 幾種瞬態騷擾的比較
從表中可知，浪湧的能量最高，過電流最大，因此危害性也是最大。對於浪湧防護，介紹以下三種器件。
一、TVS
圖1 雙向TVS管特性圖
- 反向截至電壓VRWM：TVS不導通的最高電壓；
- 鉗位元電壓VC：二極體導通通過一定電流時兩端的電壓，隨電流增大而增大；
- 反向電流IR：VRWM電壓下的反向漏電流；
- 擊穿電壓VBR：TVS管通過規定測試電流IT(通常為1mA)時的電壓，表示TVS管導通的標誌電壓；
- 峰值電流IPP：TVS管允許通過的10/1000μs或8/20μs波的最大峰值電流。超過這個電流可能造成永久性損壞。由於功率限制，擊穿電壓高的管子允許通過的峰值電流越小；
- CJ：TVS管的結電容比ESD器件大很多，單向的比雙向的大，結電容會影響TVS管的響應時間，用於通訊匯流排時會限制匯流排頻寬。
二、氣體放電管
- 直流擊穿電壓VDC：在放電管上施加100V/s上升斜率的電壓時，導致放電管擊穿的電壓值，這是放電管的標稱電壓值，該參數分散性較大；
- 脈衝擊穿電壓VSI：在放電管上施加1kV/μs上升斜率的電壓時，導致放電管擊穿的電壓值。衝擊放電電流ID：分為8/20μs波和10/1000μs波衝擊放電電流兩種。
TVS管及氣體放電管等器件手冊中通常會給出兩種電流波的測試參數。8/20μs波和10/1000μs波，兩者的主要區別是持續時間及峰值電流，8/20μs峰值電流為kA級別，10/1000μs峰值電流為A級別。持續時間分別如圖2、圖3所示。
圖2 8/20μs電流波
圖3 10/1000μs電流波
三、PTC電阻
在浪湧防護電路中PTC電阻起到限流分壓作用，既防止TVS管過流損壞，也抬升電壓以使氣體放電管導通。PTC特性如下圖4所示。
圖4 PTC電阻特性
- 最大工作電壓VMAX：最高允許溫度下，PTC電阻能夠持續承受的最大電壓；
- 保持電流Ihold：使PTC阻值穩定在工作點阻值時的電流；
- 觸發電流Itrip：能夠使電阻阻值呈現階躍增加的最小電流；
- 額定零功率電阻Rn：PTC在常溫下的初始電阻；
- 開關溫度TC：阻值呈現階躍增加的溫度，此時阻值為最小阻值的2倍。
四、抗浪湧一體化方案
在使用器件自主搭建時，不僅要考慮板內器件佈局，還需要合理的選取器件的耐壓值，稍微有些設計不當，就可能達不到預估標準；在生產階段還可能受人工所干預，影響一致性，這可謂費時傷神啊。ZLG致遠電子推出了整體的抗浪湧一體化方案。
1、CTM系列+匯流排保護器
匯流排保護器將浪湧防護器件全部集於一體，可用於各種信號傳輸系統，抑制雷擊、浪湧、過壓等 有害信號，對設備信號埠進行保護。本產品尤為適合 CAN、RS-485 等通信領域的浪湧防護。搭配ZLG致遠電子的CTM系列隔離模組，可全面提升匯流排的浪湧防護能力，推薦週邊應用圖如下圖5所示。
圖5 浪湧測試電路
2、高防護等級隔離模組
CTM1051(A)HP系列是致遠電子有限公司最新推出的高防護等級隔離CAN收發器，符合國際ISO11898-2標準，靜電防護等級可達接觸±8kV，空氣放電±15kV，浪湧防護可達±4kV隔離CAN解決方案，具體如下圖6所示，能夠適用於各種惡劣的工業現場環境。應用簡便，隨插即用，應用原理圖如下圖7所示。
圖6 CTM1051(A)HP的EMC性能
圖7 應用原理圖
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