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如何提升CAN總線浪涌防護?

2018年05月29日 11:19:05 供稿:網絡轉載

CAN總線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涌的干擾,在CAN總線組網中我們應該如何提升總線的浪涌防護能力呢?其實并不難,這幾種器件讓你無憂。

先了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,浪涌的能量最高,過電流最大,因此危害性也是最大。對于浪涌防護,介紹以下三種器件。

1.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;

鉗位電壓VC:二極管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管導通的標志電壓;

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。由于功率限制,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,用于通訊總線時會限制總線帶寬。

選型考慮參數:VC、IPP、CJ

2.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;

脈沖擊穿電壓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。沖擊放電電流ID:分為8/20μs波和10/1000μs波沖擊放電電流兩種;

選型考慮:VDC、ID

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28/20μs電流波

圖310/1000μs電流波

3.PTC電阻

在浪涌防護電路中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4PTC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;

選型考慮:Rn、Itrip、Ihold。

4.抗浪涌一體化方案

在使用器件自主搭建時,不僅要考慮板內器件布局,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。致遠電子推出了整體的抗浪涌一體化方案。

CTM系列+總線保護器

總線保護器將浪涌防護器件全部集于一體,可用于各種信號傳輸系統,抑制雷擊、浪涌、過壓等有害信號,對設備信號端口進行保護。本產品尤為適合CAN、RS-485等通信領域的浪涌防護。搭配ZLG致遠電子的CTM系列隔離模塊,可全面提升總線的浪涌防護能力,推薦外圍應用圖如下圖5所示。

圖5浪涌推薦外圍電路圖

高防護等級隔離模塊

CTM1051(A)HP系列是致遠電子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,浪涌防護可達±4kV隔離CAN解決方案,具體如下圖6所示,能夠適用于各種惡劣的工業現場環境。應用簡便,即插即用,應用原理圖如下圖7所示。

圖6CTM1051(A)HP的EMC性能

圖7應用原理圖

本文鏈接:http://www.gwnnkj.tw/tech/detail.aspx?id=32358

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