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基于CAN总线通讯的电磁兼容性能分析与设计

2012-02-075711刘艳强 马秋霞 王健 北京航空航天大学安规与电磁兼容网

LC滤波器中电感量和电容量的选择对滤波器的效果影响很大,如果电容量和电感量选择过小,则效果不明显,如果选择过大,会使工频信号衰减,引起信号失真。在应用中,CAN总线最高波特率为1Mbps,所以电容器的电容值选用1000pF,电感选用10μH的铁氧体磁珠。

(2) 瞬态抑制二极管TVS

瞬态抑制二极管并联在信号线和信号地线之间,用来保护电缆受到雷击或静电放电时产生的浪涌高压。当TVS上的电压超过一定的幅度时,器件迅速导通,从而将浪涌能量泄放掉,并将电压的幅度限制在一定的范围内。图4中,每个信号线都使用了两个TVS管BZX84C33进行双向保护,它的额定工作电压为33V。

(3) 光电隔离

光电隔离是解决传导干扰问题的理想方法,它具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。选择光耦合器件时需要考虑两个参数:传输延时(Propagation Delay)和共模抑制CMR(Common Mode Rejection),在传输延时满足数据通讯波特率的情况下尽量选择共模抑制能力高的型号。衡量光电耦合器共模抑制能力的方法为:输出保持高(低)时可承受的最大共模电压上升(下降)率CMH(CML)。

表1给出了安捷伦公司的三种光耦芯片的传输延时和CMR参数,三种器件的传输延时都小于100μs,可以满足CAN总线通讯最高1M波特率的要求。本系统中选用了实际最常用的6N137。

使用光电隔离后,也必须使用电源隔离,系统选用了NME0505TM直流电源隔离器。

6 电快速脉冲群实验

最后,通过试验测试了系统的抗瞬态干扰能力,试验过程符合GB/T 17626.4-1998:电快速瞬变脉冲群抗扰度试验,本标准相当于国际标准IEC61000-4-4:1995。试验由和利时公司完成。

试验方法是用快速瞬变脉冲群发生器产生干扰脉冲群,通过电容耦合夹将脉冲群干扰耦合到CAN总线通讯电缆,然后观察主从站的工作情况,并接入基于PC机的监听站,将监测到的报文数据写入文本文件,然后分析数据的正确性。

试验中使用NS61000-4K脉冲群发生器,输出电压为0~4000V±10%,脉冲频率为2.5kHz、5kHz、100kHz±10%,脉冲串长度为15ms±20%。

试验条件是用10米的总线长度接入五个从站,持续180秒加不同幅值的2.5kHz脉冲串干扰。试验结果如表2所示。

参考文献
1 杨继深. 实践电磁兼容技术. 北京天亦通电子技术公司,2001
2 GB/T 17626.4-1998.电快速瞬变脉冲群抗扰度试验验[S].北京:中国标准出版社,2000
3 谢 辉,周能辉. 基于32位单片机MC68376的电动汽车主控制器的开发. 汽车技术,2004;(3):25~27
4 周 超,李春茂. 开关电源电子兼容(EMC)研究[J].通信电源技术,2004;21(2):16~19
5 俞文英.电磁干扰来源及电磁兼容设计的探讨[J]. 皖西学院学报,2003;19(5):24~26

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