驱动CAN网络接收器是怎么用的原理

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2020-06-03 23:37 标签： 网络接收器是怎么用的

为了提高数据传递的可靠性CAN数據总线系统的两条导线（双绞线）分别用于不同的数据传输，这两条线分别为CAN-HIGH和CAN-LOW线

在静止状态时，这两条导线上的作用有相同预先设定徝该值称为静电平。对于CAN驱动数据总线来说这个值大约为2.5V。

静电平也成为隐性状态因为连接的所有控制单元均可以修改它。在显性狀态时CAN-HIGH线上的电压值会升高一个预定值（对CAN驱动数据总线来说，这个值至少为1V）而CAN-LOW线上的电压值会降低一个同样值（对于CAN驱动数据总線来说，这个值至少为1V）于是CAN驱动数据总线上，CAN-HIGH线就处于激活状态其他电压不低于3.5（2.5V+1V=3.5V），而CAN-LOW线上的电压值最多可降至1.5V（2.5V-1V=1.5V）

因此在隐形状态时，CAN-HIGH线与CAN-LOW线的电压差为0V在显性状态时该差值最低为2V。

控制单元是通过收发器联接到CAN驱动总线上的在这个收发器内有一个网络接收器是怎么用的，该网络接收器是怎么用的是安装在接受一侧的差动信号放大器差动信号放大器用于处理来自CAN-HIGH和CAN-LOW线的信号，除此外还负責将转换后的信号传至控制单元的CAN接手区这个转换后的信号成为差动信号放大器的输出电压。

差动信号放大器用CAN-HIGH线上的电压（UCAN-HIGH）减去CAN-LOW线仩的电压（UCAN-LOW）就得出了输入电压，用这种芳芳可以消除静电平（对于CAN驱动数据总线来说是2.5V）或其他任何重叠的电压

由于数据总线也要咘置在发动机舱内，所以数据总线就要遭受各种干扰在保养时要考虑对地短路和蓄电池电压、点火装置的火花放电和静态放电。

由于CAN-HIGH线囷CAN-LOW线是扭绞在一起的双绞线所以干扰脉冲总是有规律作用在两条线上。由于差动信号放大器总是用CAN-HIGH线上的电压减去CAN-LOW线上的电压因此在經过此处理后差动信号中就不再有干扰脉冲了。

收发器发送一侧的任务是将控制单元内的CAN控制器的较弱信号放大使之达到CAN导线上的信号電平和控制单元输入端的信号电平。联接在CAN数据总线上的控制单元的作用就像是CAN导线上的一个负载电阻（因为装有电子元件）这个负载電阻取决于联接的控制单元数量和其电阻。

收发器将CAN信号输送到CAN数据总线的两条导线上相应地在CAN-HIGH线上的电压就升高，而在CAN-LOW线上的电压就降低一个同样大小的值对于驱动CAN总线数据来说，一条导线上的电压改变值不低于1V,对于CAN舒适/Infotainment总线来说这个值不低于3.6V。

在CAN节点的设计中我们通常为了總线的通讯更为可靠，为CAN接口增加各种器件但实际并非所有应用都需要，过多防护不仅增加成本而且器件的寄生参数必然影响信号质量。本文将简单介绍共模电感用于总线的作用

我们在实际应用中看到许多CAN产品会使用共模电感，但在常规测试中却看不到它对哪一项指標有明显改善反而影响波形质量。许多工程师为了以防万一确保可靠，会对CAN增加全面外围电路CAN芯片已经有很好的抗静电，瞬态电压能力有些收发器本身也有很好的EMC性能，我们在应用中可根据设计要求逐个增加防护、滤波等外围对于CAN总线要不要加共模电感，我们主偠从电磁兼容方面考虑

先介绍共模干扰，图 1、图 2分别给出了差模和共模干扰及其传输路径图中的驱动器及网络接收器是怎么用的为差汾信号传输，类似CAN总线差模干扰产生于两条传输线之间，共模干扰则在两条线中同时产生其电势是以地为参考。


共模电感是在一个磁環的上下两个半环上分别绕制相同匝数但绕向相反的线圈。共模干扰是相同的所以在磁环中形成的磁力线相互叠加，电感阻抗大从而起到衰减干扰的作用对于差模信号在磁环中形成的磁力线是相互抵消的，并没有抑制作用仅有线圈电阻及很小的漏感对差模信号有略微影响。共模电感本质上是一个双向滤波器一方面滤除信号线上的共模信号干扰，另一方面抑制信号线本身不向外发出电磁干扰图 2中嘚干扰信号则能很好地被共模电感抑制，而差分信号则几乎无影响

CAN收发器内部CANH、CANL分别为开源，开漏输出形式驱动电路如图 3所示。这种方式可以使总线轻松实现显性电平的驱动而隐性电平则通过终端电阻放电来实现。


总线固有的差分传输形式使得CAN对于共模干扰有很好的抑制能力如图 4所示，通过CANH、CANL相减可很好地消除来自外部的共模干扰但CANH、CANL并非理想对称，快速上升的跳变沿这些均会带来EMC问题。我们通过示波器看总线波形很完美测试静电，EFT浪涌，传导骚扰抗扰均无异常但测试传导发射，则不能满足限值要求看起来很正常的总線实际却向外在发送传导干扰。


3、为什么要加共模电感

对于CAN接口的EMC问题，除了选用更好性能符号要求的CAN收发芯片，另一种简单的方法僦是对CAN接口增加外围共模电感是一种很好的选择。在现有汽车电子CISPR 25标准中对传导骚扰限值有很严格要求。许多CAN收发器均会超过限值洳图 5分别为按照车规限制测试增加和不加共模电感的CAN接口传导骚扰，共模电感值为51μH可以看到在各个频段下对噪声改善较为明显，测试結果仍有很大裕量


共模电感对降低传导骚扰有明显作用，可帮助我们快速通过测试要求满足现有汽车用要求，但总线增加共模电感也會带来两个问题：谐振和瞬态电压共模电感不可避免地会有寄生电感，直流电阻考虑总线节点数，通信距离等因素会引起谐振，影響总线信号质量如图 6，绿色波形为增加共模电感的总线波形信号下降沿已有明显的谐振。另外共模电感感量较大，且直接节在收发器接口实际应用中出现短路，热插拔等状态会使共模电感两端产生瞬态高压严重时会直接损坏收发器。

共模电感用于总线的优缺点较為明显它可以滤除信号线的共模电磁干扰，衰减差分信号高频部分抑制CAN接口自身向外发出的电磁干扰，在传导骚扰方面有很好地改善莋用但应用仍要考虑其带来的谐振与瞬态电压，这些在长距离多节点通讯中对总线信号质量是不利的，对于一般工业应用对传导发射並无严格要求因此可不增加共模电感。

ZLG致远电子基于多年的总线防护设计积累推出了高防护等级隔离模块――CTM1051(A)HP系列该系列符合国际ISO11898-2标准，静电防护等级可达接触±8kV空气放电±15kV，浪涌防护可达±4kV隔离CAN解决方案具体如下图7所示，能够适用于各种恶劣的工业现场环境应鼡简便，即插即用应用原理图如下图8所示。

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