CAN總線節(jié)點的可靠性設(shè)計
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對于提高CAN總線節(jié)點的可靠性而言，離不開隔離、總線阻抗匹配、總線保護等，在設(shè)計CAN節(jié)點時要注意這些點以提高總線電路可靠性和安全性。
1.隔離
信號隔離
隔離收發(fā)器可將總線和控制電路進行電氣隔離，將高壓阻擋在控制系統(tǒng)之外，可以有效地保證操作人員的人身及系統(tǒng)安全。不僅如此，隔離可以抑制由接地電勢差、接地環(huán)路引起的各種共模干擾，保證總線在嚴重干擾和其它系統(tǒng)級噪聲存在的情況下不間斷、無差錯運行。如圖1所示，使用隔離收發(fā)器后，可以有效防止形成地環(huán)路，總線參考地可跟隨共模電壓的波動而波動，共模電壓全部由隔離帶承受，共模電壓對總線信號變得不再可見，從而保證總線穩(wěn)定可靠地通信。
CAN總線上建議使用磁隔離技術(shù)。磁隔離技術(shù)可靠性較高，磁耦消除了與光耦合器相關(guān)的不確定的電流傳送比率、非線性傳送特性以及隨時間漂移和隨溫度漂移問題；磁耦均帶有25KV/us的瞬態(tài)共模抑制能力，且能夠在電壓差峰值560V的環(huán)境下正常工作。磁耦器件可提供5000Vrms/min及6000V/10sec的電壓隔離保護，多種型號的磁耦帶有±15KV的ESD保護。長壽命。采用芯片級變壓器技術(shù)傳輸信號，消除光耦傳輸時的器件損耗。器件內(nèi)部基本不存在損耗，正常工作條件下至少達到50年工作壽命。低功耗。磁耦基于芯片級變壓器傳輸原理，信號傳輸時幾乎不存在能量損耗，因此能以極低的功耗實現(xiàn)高度的數(shù)據(jù)隔離。相同速率下，其功耗僅為光耦的1/10~1/6。
電源隔離
信號通道做隔離后，建議電源通道也做隔離，可直接采用帶隔離的DC-DC隔離模塊實現(xiàn)，如圖2所示。
2.阻抗匹配
電信號在在電纜上傳輸時，當阻抗不連續(xù)或者發(fā)生突變時，就會發(fā)生信號反射。反射的過程十分的復雜，甚至可能發(fā)生多次反射，反射的信號疊加在正常的信號上，引起電平變化，導致數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)錯誤。為了消減這種信號反射的方法，我們是使傳輸電纜上的阻抗保持連續(xù)，但是電纜總是有終點的，終點的阻抗是突變的，為了使終點阻抗保持連續(xù)，CAN-Bus規(guī)定要在電纜兩端接入匹配電阻。這個終端電阻的阻值一般選用120Ω。如圖3所示。
3.保護措施
節(jié)點在戶外等惡劣的現(xiàn)場環(huán)境時，容易遭受大能量的雷擊，此時需要對CAN 信號端口添加更高等級的防護電 路，保證節(jié)點不被損壞以及總線的可靠通訊。
圖4中除了右端的保護電路，中間使用的CAN隔離收發(fā)器模塊，該模塊主要集成了CAN收發(fā)器、DC-DC電源模塊、信號隔離電路三部分電路，打包封裝成一個獨立的模塊，可大大簡化CAN硬件設(shè)定的難度，降低開發(fā)時間成本。
