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如何有效提升CAN总线抗干扰能力:专业人士的实用技巧

CAN总线因其高可靠性和实时性,在新能源汽车轨道交通、医疗、工程机械等行业得到了广泛应用。然而,由于大部分行业的工作环境恶劣,如何提高总线的抗干扰能力成为了行业用户关注的焦点。
实际应用中,CAN总线常常会出现干扰现象。例如,在一条流水线上,有两路CAN总线,其中一路连接了22个控制节点。当启动电机时,总线会出现严重的失控状态。未启动电机时,帧统计结果显示100%成功率,但启动电机后,帧成功率降至16.33%。
这种现象的主要原因是电机启动后,CAN总线质量急剧下降,导致帧错误增加、重发频繁,正确数据无法及时到达。为了解决这一问题,以下介绍六大CAN总线抗干扰解决方案
首先,增加CAN接口电气隔离。干扰不仅会影响信号,还可能导致板子死机或烧毁。因此,接口和电源的隔离是抗干扰的第一步。隔离的主要目的是避免地回流烧毁电路板和限制干扰幅度。如今,隔离收发器成为了一种流行的防护隔离方式,如CTM系列隔离收发器,它具有更高的集成度和可靠性,可以有效提升总线通信防护等级
其次,采用共收发器的信号地。共CAN收发器的信号地,并使用三线制信号传输,可以有效抑制共模干扰。注意,在屏蔽层为近距离外壳等电势的情况下,应采用图6所示的接线方法
此外,以下几种方法也可以提高CAN总线的抗干扰能力:
1. 使用具有抗干扰能力的CAN收发器,如CAN-FD收发器; 2. 优化CAN总线拓扑结构,降低总线长度和分支数量; 3. 采用差分信号传输,提高信号的抗干扰能力; 4. 使用滤波器降低高频干扰; 5. 定期检查和维护CAN总线设备,确保其正常运行。
通过以上方法,可以有效提高CAN总线的抗干扰能力,确保其在恶劣环境下稳定运行。同时,随着技术的不断发展,未来可能会有更多新型抗干扰技术出现,为CAN总线应用提供更多保障。

CAN总线由其高可靠和实时性被广泛应用于新能源汽车、轨道交通、医疗、工程机械等行业,但是由于大部分行业工作环境都比较恶劣,所以提高总线抗干扰能力是目前行业用户最为关注的方向。

如何有效提升CAN总线抗干扰能力:专业人士的实用技巧

 常见CAN总线干扰现象

如下为一条流水线有两路CAN总线,一条总线有22个控制节点,每当启动工作时就会出现严重的失控状态,流水线都是通过电机驱动的。在使用CANScope测试发现,在未启动电机情况下,帧统计结果显示100%成功率,如图1所示。

图1 正常工作帧统计

此时CAN波形图如图2所示。

图2 正常波形

然而当电机启动之后,CAN总线质量急剧下滑,使用CANScope帧统计结果显示成功率仅仅为16.33%,如图3所示。

图3 干扰时帧统计

此时的CAN波形图如图4所示,可见干扰导致波形严重畸变。

图4 干扰时波形

干扰导致帧错误增加,重发频繁,正确数据不能及时到达。所以如何解决干扰带来的困扰呢,下面就为大家介绍CAN总线抗干扰的六大解决方案

一、增加CAN接口电气隔离

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步。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。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。

传统用户都采用分立器件自己搭建隔离电路的方式,如今大家更青睐使用隔离收发器做防护隔离。如图所示的CTM系列隔离收发器的总线隔离技术,与传统分立器件方案相比,产品具备更高的集成度与可靠性,能够有效提升总线通信防护等级,极大程度降低用户的采购与生产成本,大幅缩短开发周期。增加CTM隔离模块后,如图5所示。隔绝了地回流,限制了干扰幅度。

图5 CAN接口电气隔离

二、共收发器的信号地

共CAN收发器的信号地,并且CAN使用三线制信号传输。可以有效抑制共模干扰。注意图6中屏蔽层为近距离外壳等电势的情况下的接线方法。

图6 CAN信号共地

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