資料介紹
隨著CAN技術的不斷發展,其應用領域已經不局限于汽車制造,而在工業設備、工業自動化等領域也得到了廣泛應用。但是,工業現場環境惡劣,電磁干擾較為嚴重,如何保證CAN總線通訊的可靠性尤為重要。本文著重介紹CAN總線電磁兼容性能,提出幾種改善CAN總線電磁兼容性能的措施。
一、CAN總線電磁兼容性能分析
電磁兼容性能對CAN總線系統的運行可靠性具有較大的影響, 目前,在電子產品設計中,電磁兼容EMC性能對系統的影響非常大,關系到其能否正常穩定運行。國際上已經開始對電子產品的電磁兼容性做強制性限制,電磁兼容性能已經成為考核產品性能的重要指標之一,因此必須予以重視。電磁兼容主要包括兩方面的內容,一個是產品本身對外界產生不良的電磁干擾EMI影響,稱為電磁干擾發射;另一個是對外界電磁信號的敏感程度,稱為電磁敏感度EMS。干擾源、耦合途徑及敏感設備是電磁兼容的三要素,缺一不可。電磁干擾信號的耦合途徑有傳導和輻射兩種。
二、改善CAN總線電磁兼容的措施
當使用非屏蔽線時,物理層的電磁兼容性就變得非常重要,提高電磁兼容性的措施可分為三種:發射防護、吸收防護、傳導防護。
發射防護——提高電子設備本身電磁兼容能力
提高電子設備本身的電磁兼容性能是從根本上提高系統電磁兼容性能的有效措施,而印制電路板(PCB板)是電子設備的核心組成部分,并且其抗電磁干擾性能與電磁輻射性能往往是相互聯系的,因此可以采取以下措施來提高印制電路板的電磁兼容性能。
選擇電磁兼容性能好的元器件
選擇EMC性能好的元器件,并盡量選擇表面貼裝的封裝形式。器件合理布局,把相互有關的器件盡量放得靠近些,使各部件之間的引線盡量短。特別是微控制器和CAN控制器的時鐘源晶體,一定要按規定放置,否則會不起振。
合理布局,降低地線阻抗
合理布局包括三個方面,一方面是對元器件的位置進行合理布局,將相互關聯的元器件盡可能地集中布置,使相互之間的引線盡可能短:第二個方面是要將電子設備內部的數字電路與模擬電路有效分開,防止相互之間的信號干擾。第三個方面是合理布局地線,理想狀態下,電路板上所有的地線應該等電位,但是由于地線阻抗的存在導致地線各點電位有差異,所以應該盡量減小地線阻抗。最有效的辦法是做多層板,在中間專門設置一層地線面。
吸收防護——抑制感應電磁干擾
對于外界的輻射干擾,可采用屏蔽或吸收的方式減弱消除,由于方法簡便易行、屏蔽效果好以及便于設計等優點成為提高系統電磁兼容性能的重要措施。
使用雙絞線,加大雙絞程度,屏蔽接地
電場在電纜中感應出共模電壓,而磁場在電纜中既可以感應出共模電壓,也可以感應出差模電壓。通過屏蔽可以將電磁場的感應干擾降低到最小,而使用雙絞線則進一步抑制了磁場感應的差模電壓。雙絞線的兩根線之間具有很小的回路面積,而且雙絞線的每兩個相鄰回路上感應出的電流具有相反的方向,相互抵消。雙絞線的絞節越密,則效果越明顯,建議每米雙絞33圈。同時,為了減小CAN總線的串擾,應將雙絞線加屏蔽層,為了降低靜電放電干擾,整個屏蔽體需要和大地單點相連。
一、CAN總線電磁兼容性能分析
電磁兼容性能對CAN總線系統的運行可靠性具有較大的影響, 目前,在電子產品設計中,電磁兼容EMC性能對系統的影響非常大,關系到其能否正常穩定運行。國際上已經開始對電子產品的電磁兼容性做強制性限制,電磁兼容性能已經成為考核產品性能的重要指標之一,因此必須予以重視。電磁兼容主要包括兩方面的內容,一個是產品本身對外界產生不良的電磁干擾EMI影響,稱為電磁干擾發射;另一個是對外界電磁信號的敏感程度,稱為電磁敏感度EMS。干擾源、耦合途徑及敏感設備是電磁兼容的三要素,缺一不可。電磁干擾信號的耦合途徑有傳導和輻射兩種。
二、改善CAN總線電磁兼容的措施
當使用非屏蔽線時,物理層的電磁兼容性就變得非常重要,提高電磁兼容性的措施可分為三種:發射防護、吸收防護、傳導防護。
發射防護——提高電子設備本身電磁兼容能力
提高電子設備本身的電磁兼容性能是從根本上提高系統電磁兼容性能的有效措施,而印制電路板(PCB板)是電子設備的核心組成部分,并且其抗電磁干擾性能與電磁輻射性能往往是相互聯系的,因此可以采取以下措施來提高印制電路板的電磁兼容性能。
選擇電磁兼容性能好的元器件
選擇EMC性能好的元器件,并盡量選擇表面貼裝的封裝形式。器件合理布局,把相互有關的器件盡量放得靠近些,使各部件之間的引線盡量短。特別是微控制器和CAN控制器的時鐘源晶體,一定要按規定放置,否則會不起振。
合理布局,降低地線阻抗
合理布局包括三個方面,一方面是對元器件的位置進行合理布局,將相互關聯的元器件盡可能地集中布置,使相互之間的引線盡可能短:第二個方面是要將電子設備內部的數字電路與模擬電路有效分開,防止相互之間的信號干擾。第三個方面是合理布局地線,理想狀態下,電路板上所有的地線應該等電位,但是由于地線阻抗的存在導致地線各點電位有差異,所以應該盡量減小地線阻抗。最有效的辦法是做多層板,在中間專門設置一層地線面。
吸收防護——抑制感應電磁干擾
對于外界的輻射干擾,可采用屏蔽或吸收的方式減弱消除,由于方法簡便易行、屏蔽效果好以及便于設計等優點成為提高系統電磁兼容性能的重要措施。
使用雙絞線,加大雙絞程度,屏蔽接地
電場在電纜中感應出共模電壓,而磁場在電纜中既可以感應出共模電壓,也可以感應出差模電壓。通過屏蔽可以將電磁場的感應干擾降低到最小,而使用雙絞線則進一步抑制了磁場感應的差模電壓。雙絞線的兩根線之間具有很小的回路面積,而且雙絞線的每兩個相鄰回路上感應出的電流具有相反的方向,相互抵消。雙絞線的絞節越密,則效果越明顯,建議每米雙絞33圈。同時,為了減小CAN總線的串擾,應將雙絞線加屏蔽層,為了降低靜電放電干擾,整個屏蔽體需要和大地單點相連。
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