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如何进行通信总线的隔离?


  来源: 致远电子 时间:2018-10-08 编辑:夏禅
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CAN与485都是工业通信中常用的现场总线,做好通信总线的隔离防护是产品可靠、稳定的重要前提。如何做好通信总线的隔离防护呢?本文与读者浅谈总线隔离那点事。


为什么要隔离


目前大多数产品对外通讯部分可总结为:MCU+收发器+外部总线,其中大多数常用的MCU都集成有CANUART链路层控制器。从MCU发出的电平信号一般为5V3.3V,为达到与总线连接和远传的目的,往往需要在MCU与总线间加收发器,它起到电平转换的作用。




采用总线通信方式必然涉及到外部通信走线,CAN458总线往往需要做数百米的布线。总线越长、经过的环境越复杂越容易出现通信问题。外部环境中复杂多变的电磁场会间接抬高总线的电势,静电、浪涌、短路等会直接作用到通信线上。

以上情况的出现,轻则导致收发器损坏,重则造成主板故障。因此,与总线连接前加入隔离是十分必要的。


如何隔离


隔离的方法及原理与I/O隔离相似,不同的是通信隔离需要考虑到隔离器件对通信信号的影响,不当的隔离往往导致通信中断或通信不畅。对收发器来说,隔离可以从两方面入手,通信隔离和供电隔离。

目前主流的通信隔离方案为光耦、容耦及礠耦,隔离特点上光耦采用光的形式进行信号传递,容耦通过电场的形式进行传输,磁偶采用磁场形式进行传输。供电隔离采用微功率DC-DC隔离电源,使输入与输出之间没有电气连接,避免供电端对收发器的影响。




具体来讲,隔离可以从两个渠道实现:采用分立元器件搭建或采用集成模块。采用分立模块搭建往往涉及到很多器件的选型及采购,实现起来较为麻烦且难保证该部分在产品上的一致性。基于此,集供电隔离、通信隔离一体的隔离收发器模块应运而生,紧凑的体积使他在应用便捷的同时占用更少的PCB面积。




增加防护等级


隔离收发器能为后级主板提供绝对的隔离防护,但同时自身也需要防护,因为隔离收发器被损坏通讯也将中断。以CTM8251K(A)T为例,它的浪涌等级可以达到IEC/EN 61000-4-5 共模/差模±2kV,足以应对绝大部分工业场合。从可靠性上考虑,即使在恶劣环境中选用隔离收发器,我们仍建议您在外围添加保护电路。

其中GDT置于最前端,提供一级防护,当雷击、浪涌产生时,GDT瞬间达到低阻状态,为瞬时大电流提供泄放通道,将CAN_HCAN_L间电压钳制在二十几伏范围内。实际取值可根据防护等级及器件成本综合考虑进行调整,R3 R4 建议选用 PTCD1~D6 建议选用快恢复二极管。





关键词:通信总线 CAN 隔离    浏览量:4051

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