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ZLG致远电子:CANFD电磁兼容性能分析及改善方案


  来源: ZLG致远电子 时间:2020-01-08 编辑:清风
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CAN总线技术应用越来越广泛,但由于在工业设备、工业自动化等领域,电磁干扰较为严重,保证CAN总线的正常通信尤为重要。本文将分析搭配高速CAN FD收发器的总线网络电磁干扰的原因,及具体改善方案。


CAN FD网络下电磁兼容分析


在电子产品的设计中,电磁兼容EMC性能对系统的影响非常大,关系到其能正常稳定运转。世界上已经开始对电子产品的电磁兼容性做强制性限制,电磁兼容性能已经成为产品性能的一个重要指标。


电磁兼容主要有两方面的内容,一个是产品本身对外界产生不良的电磁干扰影响,称为电磁干扰发射EMI;另一个是对外界电磁信号的敏感程度称为电磁敏感度EMS。干扰源、相合途径及敏感设备是电磁兼容的三要素,缺一不可。电磁兼容的详细内容如图1所示。




图1 电磁兼容



如图1所示,电磁干扰信号的耦合途径有传导和辐射两种。而根据耦合结果不同,干扰又分为共模干扰和差模干扰,共模干扰存在于所有的信号线(包括信号线、数据线和电源线等)和地线之间,而差模干扰存在于信号线之间。


提高电磁兼容性措施的有三个方面:提高电子设备本身的EMC性能、对辐射性耦合使用屏蔽技术加以抑制、对传导耦合采取隔离加以抑制。


1、EMC设计


系统主站和从站电路板的设计对系统的EMC至关重要,而一个电路板的电磁辐射能力和接收能力往往是一致的。因此,在提高电路板抗干扰能力的同时,也抑制了电路板的电磁辐射。PCB板的EMC设计主要因素有以下几点:


元器件选择和布局


选择EMC性能好的元器件,并尽量选择表面贴装的封装形式。器件合理布局,把相互有关的器件尽量放得靠近些,使各部件之间的引线尽量短。特别是微控制器和CAN控制器的时钟源晶体一定按规定放置,否则会不起振。


合理布局地线,降低地线阻抗


地线电平是所有信号的参考电位。理想状态下,电路板上所有的地线应该等电位,但是由于地线阻抗的存在导致地线各点电位有差异,所以应该尽量减小地线阻抗。最有效的办法是做多层板,在中间专门设置一层地线面。


稳定电源


电路中逻辑门输出状态切换时的瞬时效应、电源线阻抗的存在等不理想状态总会使电源线产生噪声,这些噪声不仅会造成电路工作的不正常,而且会产生较强的电磁辐射。除了设置电源线网格来减小电源线的电感和阻抗外,还可以使用储能电容。



2、电磁辐射和电磁屏蔽


电磁屏蔽是解决电磁兼容问题的重要手段之一,电磁屏蔽不影响电路的正常工作,不需要修改电路。屏蔽体的有效性用屏蔽效能来度量,包括反射损耗和吸收损耗两部分。保持屏蔽体的导电连续性是电磁屏蔽效能的关键CAN总线电缆具有很强的干扰辐射和干扰接收能力。


双绞线的两根线之间具有很小的回路面积,而且双绞线的每两个相邻回路上感应出的电流具有相反的方向,相互抵消。双绞线的绞节越密,则效果越明显,如图2所示。为了减小系统网络中两路CAN总线之间的串扰,应该将两组双绞线分别屏蔽,电缆中不使用的导线接到信号地。




图2 增加双绞密度,屏蔽接地



3、传导干扰和信号隔离


系统正常工作时,产生较大传导性干扰的环节有:开关电源、何服驱动器、IO控制设备等。而危害更大的干扰则是瞬态干扰,它的特点是时间短、幅值大、功率小。


关键词:ZLG致远电子 电磁兼容 CAN FD收发器    浏览量:360

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