CAN總線技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛，但由于在工業(yè)設(shè)備、工業(yè)自動化等領(lǐng)域，電磁干擾較為嚴(yán)重，保證CAN總線的正常通信尤為重要。本文將分析搭配高速CAN FD收發(fā)器的總線網(wǎng)絡(luò)電磁干擾的原因，及具體改善方案。

CAN FD網(wǎng)絡(luò)下電磁兼容分析

在電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，電磁兼容EMC性能對系統(tǒng)的影響非常大，關(guān)系到其能正常穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。世界上已經(jīng)開始對電子產(chǎn)品的電磁兼容性做強(qiáng)制性限制，電磁兼容性能已經(jīng)成為產(chǎn)品性能的一個重要指標(biāo)。

電磁兼容主要有兩方面的內(nèi)容，一個是產(chǎn)品本身對外界產(chǎn)生不良的電磁干擾影響，稱為電磁干擾發(fā)射EMI；另一個是對外界電磁信號的敏感程度稱為電磁敏感度EMS。干擾源、相合途徑及敏感設(shè)備是電磁兼容的三要素，缺一不可。電磁兼容的詳細(xì)內(nèi)容如圖1所示。

圖1 電磁兼容

如圖1所示，電磁干擾信號的耦合途徑有傳導(dǎo)和輻射兩種。而根據(jù)耦合結(jié)果不同，干擾又分為共模干擾和差模干擾,共模干擾存在于所有的信號線(包括信號線、數(shù)據(jù)線和電源線等)和地線之間，而差模干擾存在于信號線之間。

提高電磁兼容性措施的有三個方面：提高電子設(shè)備本身的EMC性能、對輻射性耦合使用屏蔽技術(shù)加以抑制、對傳導(dǎo)耦合采取隔離加以抑制。

1、EMC設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主站和從站電路板的設(shè)計(jì)對系統(tǒng)的EMC至關(guān)重要,而一個電路板的電磁輻射能力和接收能力往往是一致的。因此，在提高電路板抗干擾能力的同時，也抑制了電路板的電磁輻射。PCB板的EMC設(shè)計(jì)主要因素有以下幾點(diǎn)：

元器件選擇和布局

選擇EMC性能好的元器件，并盡量選擇表面貼裝的封裝形式。器件合理布局，把相互有關(guān)的器件盡量放得靠近些，使各部件之間的引線盡量短。特別是微控制器和CAN控制器的時鐘源晶體一定按規(guī)定放置，否則會不起振。

合理布局地線，降低地線阻抗

地線電平是所有信號的參考電位。理想狀態(tài)下，電路板上所有的地線應(yīng)該等電位，但是由于地線阻抗的存在導(dǎo)致地線各點(diǎn)電位有差異，所以應(yīng)該盡量減小地線阻抗。最有效的辦法是做多層板，在中間專門設(shè)置一層地線面。

穩(wěn)定電源

電路中邏輯門輸出狀態(tài)切換時的瞬時效應(yīng)、電源線阻抗的存在等不理想狀態(tài)總會使電源線產(chǎn)生噪聲，這些噪聲不僅會造成電路工作的不正常，而且會產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁輻射。除了設(shè)置電源線網(wǎng)格來減小電源線的電感和阻抗外，還可以使用儲能電容。

2、電磁輻射和電磁屏蔽

電磁屏蔽是解決電磁兼容問題的重要手段之一，電磁屏蔽不影響電路的正常工作，不需要修改電路。屏蔽體的有效性用屏蔽效能來度量，包括反射損耗和吸收損耗兩部分。保持屏蔽體的導(dǎo)電連續(xù)性是電磁屏蔽效能的關(guān)鍵CAN總線電纜具有很強(qiáng)的干擾輻射和干擾接收能力。

雙絞線的兩根線之間具有很小的回路面積，而且雙絞線的每兩個相鄰回路上感應(yīng)出的電流具有相反的方向,相互抵消。雙絞線的絞節(jié)越密，則效果越明顯，如圖2所示。為了減小系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中兩路CAN總線之間的串?dāng)_，應(yīng)該將兩組雙絞線分別屏蔽，電纜中不使用的導(dǎo)線接到信號地。

圖2 增加雙絞密度，屏蔽接地

3、傳導(dǎo)干擾和信號隔離

系統(tǒng)正常工作時，產(chǎn)生較大傳導(dǎo)性干擾的環(huán)節(jié)有：開關(guān)電源、何服驅(qū)動器、IO控制設(shè)備等。而危害更大的干擾則是瞬態(tài)干擾，它的特點(diǎn)是時間短、幅值大、功率小。