Projeto da proteção eletrostática contra sobretensão do barramento CAN

O que é CAN bus

O barramento CAN é um protocolo de comunicação serial amplamente utilizado em automóveis, automação industrial e outros campos. Ele permite que vários dispositivos compartilhem linhas de comunicação, transmitam dados e controlem sinais. Existem duas versões diferentes do barramento CAN: CAN 2.0A e CAN 2.0B. CAN 2.0A suporta identificadores padrão de 11 bits, enquanto CAN 2.0B suporta identificadores estendidos de 29 bits. A topologia do barramento CAN pode ser dividida em tipo de linha total, tipo estrela e tipo híbrido. A estrutura tipo barramento é a mais comum, pois conecta todos os dispositivos de nó e requer resistores terminais em ambas as extremidades do barramento.

Por que razão é necessária proteção contra surtos

O sistema de barramento CAN é suscetível a interferências eletromagnéticas e elétricas, o que pode levar a erros de transmissão e falhas de hardware. A proteção contra surtos pode ser introduzida no circuito de barramento CAN para evitar essas interferências. O circuito de proteção contra surtos no barramento CAN pode proteger o barramento CAN através da absorção, reflexão, supressão e outros métodos.

Atualmente, as normas para testes EMC na eletrônica automotiva são divididas principalmente em duas categorias:

1: Teste instantâneo conduzido para fonte de alimentação

2: Teste estático e de sobretensão para interfaces de comunicação

Para testes de potência, o Pulso 1 (a) simula o evento instantâneo causado pela interrupção de energia de cargas indutivas, o Pulso 2 (a) simula o evento instantâneo causado pela interrupção súbita da corrente de cargas indutivas na linha do feixe, o Pulso 2 (b) simula o evento instantâneo causado pela remoção da fonte de alimentação de funcionamento do ventilador ou do motor do limpador, o Pulso 3 (a) (b) simula a onda instantânea gerada pelo processo de comutação, e o Pulso 5 simula a onda instantânea causada pela perda de energia da bateria.

A importância do projeto de proteção contra surtos de barramento CAN

A falha do barramento CAN pode levar a consequências graves, incluindo danos à máquina, acidentes de segurança e perda de dados. Portanto, um bom projeto de proteção contra surtos é crucial para garantir a confiabilidade e estabilidade do sistema. Ao mesmo tempo, considerando o ambiente operacional do barramento CAN, o projeto de proteção contra surtos também precisa ter características como anti-interferência, resistência a altas temperaturas, resistência à vibração e alta confiabilidade.

Como um ambiente de veículo com contato frequente com o corpo humano, eventos de descarga eletrostática (ESD), eventos de sobrecarga elétrica (EOS) e eventos transientes rápidos elétricos (EFT) ocorrem frequentemente durante a operação do veículo, que é uma ameaça potencial para dirigir veículos. No entanto, chips transceptores CAN são projetados para considerar alguma imunidade eletrostática, mas o nível fica muito aquém dos requisitos de teste de nível do sistema, Portanto, o projeto de proteção de interfaces de comunicação CAN tornou-se muito importante.

Método de projeto da proteção contra surtos do barramento CAN

Os métodos de proteção contra surtos de barramento CAN incluem o uso de componentes como resistores, capacitores, diodos TVS e supressores transitórios de tensão. Entre eles, o diodo TVS é um componente protetor comumente usado, que tem vantagens como resposta rápida, baixa corrente de vazamento e alta absorção de energia. Em aplicações práticas, também é necessário escolher métodos e componentes apropriados de proteção contra surtos com base em cenários e necessidades específicas de aplicação.

Implementação do circuito de proteção contra surtos CAN Bus

O circuito de proteção contra surtos de barramento CAN pode ser implementado de duas maneiras: circuitos componentes discretos e circuitos integrados. Entre eles, circuitos de componentes discretos são compostos por múltiplos componentes independentes, que têm vantagens como forte personalização, fácil manutenção e atualização, etc; Os circuitos integrados, por outro lado, integram múltiplos componentes em um único chip, que tem as vantagens de tamanho pequeno, baixo consumo de energia e baixo custo. Em aplicações práticas, é necessário escolher métodos apropriados de implementação de circuitos baseados em cenários e requisitos específicos de aplicação.

Um exemplo de projeto de proteção contra surtos de barramento CAN

Este artigo apresentará alguns exemplos comuns de circuitos de proteção contra surtos de barramento CAN para ajudar os leitores a entender melhor. Por exemplo, para resolver problemas de interferência elétrica em sistemas de barramento CAN, a proteção contra surtos pode ser alcançada através de métodos como circuitos de filtragem de capacitores e circuitos de filtragem RC; Para problemas de interferência eletromagnética, componentes como diodos TVS e supressores transitórios de tensão podem ser usados para proteção contra surtos.

Sugestões para a disposição dos dispositivos ESD

a) Coloque o dispositivo o mais próximo possível da entrada ou conector.

b) Minimizar o comprimento do caminho entre o dispositivo e a linha protegida.

c) Manter caminhos de sinal paralelos ao mínimo.

d) Evite executar condutores protegidos em paralelo com condutores desprotegidos.

e) Minimizar os circuitos condutores de todas as placas de circuito impresso (PCBs), incluindo circuitos de potência e terra.

f) Minimize o comprimento transitório do caminho de retorno ao solo.

g) Evite usar caminhos de retorno transitórios compartilhados para pontos comuns.

h) Tente usar planos de terra, placas de circuito impresso multicamadas e aterrar através de furos, tanto quanto possível.

resumo

Este artigo resume a importância, os métodos de projeto e os métodos de implementação da proteção contra surtos de barramento CAN. Espero que este artigo possa ajudar os leitores a entender melhor a proteção contra surtos de barramento CAN e melhorar a confiabilidade e estabilidade do sistema em aplicações práticas. Ao mesmo tempo, deve-se notar que ao projetar a proteção contra sobretensão do barramento CAN, é necessário considerar totalmente o ambiente operacional e cenários de aplicação do sistema e adotar métodos e componentes apropriados da proteção contra sobretensão.