随着CAN总线在电动汽车、充电桩、电力电子、轨道交通等电磁环境比较恶劣的场合应用越来越多,信号干扰的问题已经严重影响到使用者对CAN总线的信任。究竟如何才能抗干扰?本文展示了致远电子CAN总线抗干扰的6条“军规”。
在汽油车时代,CAN总线遇到的干扰少之又少,即使有一些继电器和电磁阀的脉冲, 也不会有很大影响,稍微进行双绞处理,完全可以实现零错误帧。
可是到了电动汽车年代,逆变器、电动机、充电机等大功率设备对CAN的影响足以中断通讯,或者损坏CAN节点,如图1图2所示,就是被逆变器干扰的CAN波形。
图1 干扰前 图2 干扰后
面对干扰,各个汽车厂、零部件厂,测试诊断设备的厂商都纷纷研究抗干扰之“妙方”,以保证CAN稳定运行。本文就以广州致远电子有限公司15年的CAN现场故障排查经验,介绍抗干扰6条“军规”。
1.CAN接口增加隔离与保护
干扰不但影响信号,更严重的会导致板子死机或者烧毁,所以接口和电源的隔离是抗干扰的第一条“军规”.隔离的主要目的是:避免地回流烧毁电路板和限制干扰的幅度,保护控制器不死机。如图3所示,为未隔离时,两个节点的地电位不一致,导致有回流电流,产生共模信号,CAN的抗共模干扰能力是-12~7V,超过这个差值则出现错误,如果共模差超过±36V,烧毁收发器或者电路板。
图3 未隔离时的地回流
而增加CTM1051KAT隔离模块后,如图4和图5所示。隔绝了地回流,限制了干扰幅度。
图4 CTM1051KAT隔离模块
图5隔离地回流
增加隔离后,是否万事大吉了?肯定不是,隔离只是阻挡,如果干扰强度很高,比如达到2KV浪涌,隔离也会被破坏。所以要想达到更高的防护等级,必须增加防浪涌电路。如图6所示,为致远电子高速总线标准防浪涌保护电路。
图6 信号保护电路
此保护电路可达4KV浪涌而不损坏,不过注意如果要通过2500VDC耐压测试时,需要将GDT和R3拆除,防止高压击穿导致测试不通过。