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怎么进行通讯总线的阻隔?

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?一、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

  CAN485都是工业通讯中常用的现场总线,做好通讯总线的阻隔防护是产品牢靠、安稳的重要条件。怎么做好通讯总线的阻隔防护呢?

  一、为什么要阻隔?

  现在大多数产品对外通讯部分可总结为:MCU+收发器+外部总线,其间大多数常用的MCU 都集成有CAN或UART链路层控制器。从MCU宣布的电平信号一般为5V或3.3V,为到达与总线衔接和远传的意图,往往需求在MCU与总线间加收发器,它起到电平转化的效果。

  图1 惯例通讯

  选用总线通讯方法必定涉及到外部通讯走线,CAN和458总线往往需求做数百米的布线。总线越长、经过的环境越杂乱越简单呈现通讯问题。外部环境中杂乱多变的电磁场会直接举高总线的电势,静电、浪涌、短路等会直接效果到通讯线上。以上状况的呈现,轻则导致收发器损坏,重则形成主板毛病。因而,与总线衔接前参加阻隔是十分必要的。

  二、怎么阻隔?

  阻隔的方法及原理与I/O阻隔类似,不同的是通讯阻隔需求考虑到阻隔器材对通讯信号的影响,不妥的阻隔往往导致通讯中止或通讯不畅。对收发器来说,阻隔可以从两方面下手,通讯阻隔和供电阻隔。

  现在干流的通讯阻隔计划为光耦、容耦及礠耦,阻隔特色上光耦选用光的方式进行信号传递,容耦经过电场的方式进行传输,磁偶选用磁场方式进行传输。供电阻隔选用微功率DC-DC阻隔电源,使输入与输出之间没有电气衔接,防止供电端对收发器的影响。

  图2 电源与通讯双阻隔

  详细来讲,阻隔可以从两个途径完成:选用分立元器材建立或选用集成模块。选用分立模块建立往往涉及到许多器材的选型及收购,完成起来较为费事且难确保该部分在产品上的一致性。基于此,集供电阻隔、通讯阻隔一体的阻隔收发器模块应运而生,紧凑的体积使他在使用快捷的一起占用更少的PCB面积。

  图3 高度集成的阻隔收发器

 三、添加防护等级

  阻隔收发器能为后级主板供给肯定的阻隔防护,但一起本身也需求防护,由于阻隔收发器被损坏通讯也将中止。以CTM8251K(A)T为例,它的浪涌等级可以到达IEC/EN 61000-4-5 共模/差模±2kV,足以应对绝大部分工业场合。从牢靠性上考虑,即便在恶劣环境中选用阻隔收发器,咱们仍主张您在外围添加维护电路。

  其间GDT置于最前端,供给一级防护,当雷击、浪涌发生时,GDT瞬间到达低阻状况,为瞬时大电流供给泄放通道,将CAN_H、CAN_L间电压胁迫在二十几伏范围内。实践取值可根据防护等级及器材本钱归纳考虑进行调整,R3 与 R4 主张选用 PTC,D1~D6 主张选用快康复二极管。

  图4 添加防护等级

  图5 选用器材参数(仅供参考)

  上图所示的接口电路尽管可以供给有用的防护,可是需求引进较多的电子器材,这也就意味着接口电路将占用更多的PCB空间,若器材参数挑选不合适易形成EMC问题。有没有更好的方法呢?致远电子现已为小伙伴们规划了专业的信号浪涌按捺器SP00S12,该模块直接将总线浪涌等级提高到IEC61000-4-5±4KV。

  图6 浪涌按捺实测

  SP00S12可用于各种信号传输体系,按捺雷击、浪涌、过压等有害信号,对设备信号端口进行维护,尤为合适 CAN、RS-485 等通讯范畴的浪涌防护。SP00S12损耗小、反响快,通流容量:≤ 500A(8/20μS 模仿雷电波形),满意 IEC/EN61000-4-5 ±4KV 浪涌等级要求。

  图7 SP00S12使用

  四、ZLG致远电子阻隔模块

  ZLG致远电子推出的模块有阻隔电源模块、阻隔收发器模块、信号调度模块及协议转化模块。其间电源模块为微功率阻隔/非阻隔DC-DC模块;阻隔收发器模块包含CAN、465、232模块,CAN与485更是全新上线表贴式小体积类型;总线维护器便是上文说到的SP00S12。多协议模块是专为MCU外设资源缺乏时供给的,包含UART/SPI转CAN、SPI转485等等。

  图8 协议转化模块

  ZLG致远电子阻隔模块现在现已过世界权威认证,包含美国UL认证、欧盟CE认证以及CB认证。测验项目首要分为两部分,EMC及安规测验。EMC测验首要包含辐射(EMI)与抗扰(EMS),辐射测验项目详细如下所示:

  多媒体设备的电磁兼容性发射要求(EN 55032-2015);

  电磁兼容性(EMC).第3部分:极限值.第2节:谐波电流辐射的极限值(EN 61000-3-2:2014);

  电磁兼容性(EMC).第3-3部分:限值.每相额定电流小于等于16 A、不受条件约束的衔接设备用公共低压供电体系电压改变、电压动摇和闪耀的约束(IEC 61000-3-3-2013)。

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