低成本高電磁兼容性的CAN收發(fā)器

在圖4中，藍(lán)色線(xiàn)條代表NCV7340D13的電磁干擾(EMI)值，青藍(lán)色線(xiàn)條則代表背景噪聲。在測(cè)試結(jié)果中，我們可以非常清楚地看到，在無(wú)共模扼流圈的條件下，NCV7340D13與其它某些使用共模扼流圈的CAN收發(fā)器的電磁輻射性能相當(dāng)，甚至更優(yōu)。

圖4：NCV7340D13電磁輻射測(cè)試結(jié)果。

汽車(chē)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)對(duì)承受ESD脈沖而言需要具有極高的魯棒性。主要考慮是保護(hù)電路能夠經(jīng)受IEC61000-4-2標(biāo)準(zhǔn)定義的脈沖。這些針對(duì)系統(tǒng)級(jí)測(cè)試定義的脈沖通常被簡(jiǎn)稱(chēng)為系統(tǒng)ESD，它們定義為150pF電容經(jīng)330Ω電阻放電。圖5所示是系統(tǒng)ESD測(cè)試設(shè)置圖片，示波器上捕獲到的CAN引腳上的電流脈沖(綠線(xiàn))和電壓脈沖(藍(lán)線(xiàn))細(xì)節(jié)(這些電壓及電流尖峰在時(shí)域上進(jìn)行了移動(dòng)，以便能夠更好地觀(guān)察)。

圖5：系統(tǒng)ESD測(cè)試。從左至右依次為系統(tǒng)ESD測(cè)試板、靜電木倉(cāng)測(cè)試視圖和被測(cè)器件(DUT)示波器波形。

為了符合這些規(guī)范，就要使用各種ESD保護(hù)方法來(lái)保護(hù)總線(xiàn)。然而，外部ESD保護(hù)可能會(huì)與收發(fā)器內(nèi)部的ESD保護(hù)相互影響，而降低保護(hù)效果。因此，選擇適合特定收發(fā)器的恰當(dāng)外部保護(hù)方案就不是那么簡(jiǎn)單直接了，而且使用這些外部保護(hù)將會(huì)帶來(lái)額外成本；與之類(lèi)似的是，扼流圈在某些時(shí)候?qū)?huì)占用相當(dāng)部分的PCB布局面積。

某些情況下，使用某些外部ESD保護(hù)不僅能夠用于ESD本身，還能幫助吸收耦合到信號(hào)線(xiàn)路的瞬態(tài)脈沖。這些脈沖源自點(diǎn)火和電感性負(fù)載開(kāi)關(guān)等(由線(xiàn)束中臨近線(xiàn)路間的串?dāng)_引入)。ISO 7637-1(12V)及ISO 7637-2(24V)規(guī)范描述了用于測(cè)試CAN系統(tǒng)而抑制干擾的這些脈沖。

NCV7340D13達(dá)到了±12kV以上的系統(tǒng)ESD等級(jí)(外部實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試結(jié)果表明，在±15kV靜電放電情況下，遭受應(yīng)力的CAN引腳的電流/電壓(I/V)特性變化小于±5%，且收發(fā)器在高達(dá)±20kV的脈沖下仍然能夠工作)。

這款未增加任何外部元器件的收發(fā)器能夠承受ISO78367規(guī)范定義的耦合干擾脈沖，符合所有主流汽車(chē)OEM的要求。因此，使用NCV7340D13就省下了外部ESD保護(hù)元器件。

即使施加從1MHz到1GHz完整頻率范圍的最高測(cè)試等級(jí)，NCV7340D13的EMS等級(jí)也極為優(yōu)異，使用或未使用外部元器件都是如此。參見(jiàn)圖6和圖7可了解安森美半導(dǎo)體公司的EMS測(cè)量設(shè)置。根據(jù)IEC62132第4部分進(jìn)行的這種設(shè)置與德國(guó)OEM使用的IBEE Zwickau EMC實(shí)驗(yàn)室設(shè)置相同。NCV7340D13的測(cè)試結(jié)果如圖8所示。

圖6：EMS測(cè)試電路圖。

圖7：EMS測(cè)試設(shè)置。

這種極優(yōu)異的且無(wú)需任何外部元器件的EMS性能將有利于線(xiàn)束設(shè)計(jì)，并且能夠簡(jiǎn)化整體CAN總線(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。這一優(yōu)異的EMS性能得益于CAN接收器的共模電壓閾值高于±35V和驅(qū)動(dòng)器本身具有強(qiáng)健的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，此外，這還得益于安森美半導(dǎo)體在諸如VANA、LIN、CAN、CAN低速版及FlexRay等車(chē)載網(wǎng)絡(luò)(IVN)收發(fā)器的設(shè)計(jì)領(lǐng)域擁有長(zhǎng)期的EMC魯棒性設(shè)計(jì)的專(zhuān)業(yè)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。

本文小結(jié)

CAN收發(fā)器的電磁兼容性對(duì)CAN網(wǎng)絡(luò)的可靠性和性能非常重要。使用安森美半導(dǎo)體的NCV7340D13 CAN收發(fā)器，可以將CAN前端的通信節(jié)點(diǎn)簡(jiǎn)化為僅僅使用單個(gè)收發(fā)器。這不僅大幅降低了網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)成本，還因其消除了本文所論及的問(wèn)題，而提升了總體方案質(zhì)量。NCV7340D13已經(jīng)通過(guò)了眾多OEM廠(chǎng)商的合格認(rèn)證，同時(shí)，這種新版本還將EMC性能的極限水平提升到了更高。對(duì)于新的CAN網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)設(shè)計(jì)而言，NCV7340D13成為了一款極佳的收發(fā)器芯片。