一些有效的总线防浪涌保护解决方案介绍

图1  CAN总线推荐保护电路

其中GDT置于最前端,提供一级防护,当雷击、浪涌产生时,GDT瞬间达到低阻状态,为瞬时大电流提供泄放通道,将CAN_H、CAN_L间电压钳制在二十几伏范围内。实际取值可根据防护等级及器件成本综合考虑进行调整,R3 与 R4 建议选用 PTC,D1~D6 建议选用快恢复二极管。参数表如下。

表2  参数推荐表

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三、高效浪涌防护方案-模块方案

分立元器件方案虽然能够提供有效的防护,但是需要引入较多的电子器件,这也就意味着接口电路将占用更多的PCB空间,若器件参数选择不合适易造成EMC问题。有没有更简洁的防护设计呢?答案是肯定的。可选择引入专业的信号浪涌抑制器SP00S12,可用于各种信号传输系统,抑制雷击、浪涌、过压等有害信号,对设备信号端口进行保护。搭配ZLG的全隔离CTM或SC系列的隔离CAN收发器,如下图。可极大程度的提升产品的集成度,于此同时极大程度的缩小开发周期。

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图2  模块方案

四、方案对比和浪涌抗扰度测试

前面讲到总线浪涌防护方案有两种,接下来总结一下:

l 分立元器件方案:电子器件多、搭建麻烦、复杂、占用PCB空间、易造成EMC问题;

l 模块方案:使用方便、节省PCB空间、简化电路;

接下来做一下浪涌抗扰度测试,检验一下浪涌抑制器是否满足 IEC61000-4-5±4KV 防护要求,以共模浪涌测试为例,在SP00S12输入端加载4KV、1.2/50μs 浪涌电压,在输出端测试压降已被降低至17.1V,波形图如下。

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图3  输入端电压波形4KV

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图4  输出端波形电压17.1V

由此可见,在收发器与CAN总线间添加 SP00S12,可使 CAN 信号端口轻松满足 IEC61000-4-5 ±4KV 的浪涌等级要求。

采用一体化的高浪涌防护隔离CAN收发器可以完全代替隔离CAN收发器与浪涌抑制器的组合,如下图。此方案将最大限度简化电路设计、节省PCB空间、降低产品成本。它能够防护4KV浪涌、15KV静电的同时还具备极佳的EMC特性。