Технологија ЦАН магистрале постаје све распрострањенија. Међутим, због јаких електромагнетних сметњи у пољима као што су индустријска опрема и индустријска аутоматизација, обезбеђивање нормалне комуникације на ЦАН магистрали је посебно важно. Овај чланак ће анализирати узроке електромагнетних сметњи у аутобуским мрежама које користе брзе-ЦАН ФД примопредајнике, као и специфична решења за побољшање.
Анализа електромагнетне компатибилности у ЦАН ФД мрежама
У дизајну електронских производа, перформансе електромагнетне компатибилности (ЕМЦ) имају значајан утицај на систем и критичне су за његов нормалан и стабилан рад. Обавезна ограничења електромагнетне компатибилности електронских производа већ су примењена широм света, а ЕМЦ перформансе су постале кључни показатељ квалитета производа.
Електромагнетна компатибилност првенствено обухвата два аспекта: један су штетне електромагнетне сметње које производи сам производ, познате као емисија електромагнетних сметњи (ЕМИ); други је осетљивост производа на спољашње електромагнетне сигнале, позната као електромагнетна осетљивост (ЕМС). Извор сметњи, путања спајања и осетљива опрема су три основна елемента електромагнетне компатибилности и ниједан се не може изоставити.
Сигнали електромагнетне сметње могу бити спрегнути кроз два пута: проводљиви и зрачени. У зависности од механизма спајања, сметње се класификују на сметње заједничког-мода и диференцијалног-сметања. Сметње у заједничком{4}}моду се јављају између свих сигналних линија (укључујући сигналне водове, водове за пренос података и електричне водове) и уземљења, док се сметње у диференцијалном-моду јављају између сигналних линија.
Мере за побољшање електромагнетне компатибилности (ЕМЦ) спадају у три категорије: побољшање ЕМЦ перформанси саме електронске опреме, коришћење технологије заштите за сузбијање зраченог спајања и коришћење изолације за сузбијање кондуктивног спајања.
1. ЕМЦ дизајн
Дизајн матичне и подређене плоче је критичан за ЕМЦ система, а способност плоче да емитује и прима електромагнетно зрачење је често конзистентна. Стога, побољшање отпорности плоче на сметње такође потискује њене електромагнетне емисије. Кључни фактори у дизајну ПЦБ ЕМЦ укључују следеће:
Избор и распоред компоненти
Изаберите компоненте са добрим ЕМЦ перформансама и дајте приоритет амбалажи за површинску{0}}монтажу кад год је то могуће. Логично поређајте компоненте, постављајући повезане компоненте што је ближе могуће како бисте минимизирали дужину између делова. Конкретно, кристални осцилатори који служе као извор такта за микроконтролере и ЦАН контролере морају бити постављени у складу са спецификацијама; у супротном, неће успети да осцилују.
Одговарајући распоред уземљења за смањење импедансе уземљења
Потенцијал земље служи као референтни потенцијал за све сигнале. У идеалном случају, све тачке уземљења на штампаној плочи треба да имају исти потенцијал; међутим, због импедансе уземљења постоје потенцијалне разлике између тачака уземљења. Стога, импедансу уземљења треба минимизирати што је више могуће. Најефикаснији метод је употреба вишеслојне плоче са наменском земљом у средини.
Стабилизација напајања
Неидеални услови, као што су транзијентни ефекти током прелаза стања излазног стања логичке капије и присуство импедансе далековода, неизбежно уносе шум у водове напајања. Овај шум не само да узрокује ненормалан рад кола, већ и генерише значајно електромагнетно зрачење. Поред употребе мреже за напајање за смањење индуктивности и импедансе електричних водова, могу се користити и кондензатори за складиштење.
2. Електромагнетно зрачење и електромагнетна заштита
Електромагнетна заштита је једна од кључних метода за решавање проблема електромагнетне компатибилности. Не омета нормалан рад кола и не захтева модификације кола. Ефикасност штита се мери његовим перформансама заштите, које се састоје од две компоненте: губитка рефлексије и губитка апсорпције. Одржавање електричног континуитета штита је кључно за његову ефикасност. Каблови ЦАН сабирнице су веома подложни и зрачењу и пријему сметњи.
Област петље између две жице у каблу са упреденом паром{0}} је веома мала, а струје индуковане у било које две суседне петље су у супротним смеровима, чиме се међусобно поништавају. Што је увртање у упреденом-каблу чвршће, овај ефекат постаје израженији. Да би се смањило преслушавање између две ЦАН магистрале у мрежном систему, сваки пар каблова упредених{4}}парица треба да буде одвојено заштићен, а сви неискоришћени проводници у каблу треба да буду повезани на сигналну масу.
Повећајте густину увијања; уземљи штит
3. Проведене сметње и изолација сигнала
Током нормалног рада система, компоненте које стварају значајне проводљиве сметње укључују прекидачке изворе напајања, серво погоне и И/О контролне уређаје. Међутим, најштетнији тип сметњи су пролазне сметње, које карактеришу кратко трајање, велика амплитуда и мала снага.
Облици пролазних сметњи укључују: брзе групе електричних импулса које се генеришу када се стање мотора промени; пренапоне изазване грмљавином или великим{0}}укључивањем каблова; и индукција електростатичког пражњења (ЕСД). Кондуковане сметње су углавном уобичајени-режим, мада се јављају и неке сметње диференцијалног-режима. Мере електромагнетне компатибилности које се користе у систему да би се обезбедила поузданост комуникације ЦАН магистрале укључују: штитнике сигнала, диоде за сузбијање транзијентног напона (ТВС), изоловане примопредајнике и оптичку изолацију.
Сигнал Протецтор
Екстерни наменски заштитни сигнали елиминишу сметње; на пример, ЗФ-12И2 апсорбује сметње, а ЦАНФДбридге делује као изолатор.
Заштита сигнала и ЦАНФДБридге изолација
Пригушивач прелазног напона (ТВС)
Пригушивачи пролазног напона су повезани паралелно између сигналне линије и сигналне масе да би заштитили каблове од високог-напона изазваног ударима грома или електростатичким пражњењем. Када напон на ТВС-у пређе одређени праг, уређај брзо спроводи, чиме се расипа енергија пренапона и ограничава амплитуда напона на одређени опсег.
Изоловани примопредајници
Изолација је идеално решење за решавање проводљивих сметњи, нудећи одличну електричну изолацију и отпорност на сметње. Приликом одабира изолованог примопредајника, кашњење у преносу мора бити примарна пажња, јер утиче и на даљину преноса и на квалитет магистрале. Препоручује се коришћење магнетно изолованог ЦТМ5МФД за пројектовање кола примопредајника интерфејса.
Оптицал Исолатион
Оптичка изолација је идеално решење за решавање проблема диригованих сметњи, јер нуди одличну електричну изолацију и отпорност на сметње. Приликом избора оптокаплера, морају се узети у обзир два параметра: кашњење пропагације и одбацивање уобичајеног{1}}мода (ЦМР). Под условом да кашњење ширења испуњава захтеве за брзину преноса података за пренос података, моделе са високим одбацивањем заједничког-режима треба изабрати кад год је то могуће. Метод за мерење могућности оптокаплера за одбацивање заједничког{5}}мода је максимална брзина пораста (пада) напона заједничког-мода (ЦМХ/ЦМЛ) коју излаз може да издржи док остане висок (низак). Након имплементације оптичке изолације, мора се користити и изолација напајања.
Резиме
Зрачење различитих извора сметњи је сложено, а потпуно елиминисање електромагнетних сметњи је немогућ задатак. Међутим, на основу основних принципа електромагнетне компатибилности, могу се предузети мере за минимизирање електромагнетних сметњи и њихово одржавање у оквиру подношљивих граница система, чиме се обезбеђује поуздан рад система или опреме. Горе наведене мере побољшања могу ефикасно побољшати перформансе електромагнетне компатибилности ЦАН ФД уређаја.