如何提升CAN总线浪涌防护？

CAN总线虽然有较强的抗干扰能力，但在实际应用中依旧会受到静电以及浪涌的干扰，在CAN总线组网中我们应该如何提升总线的浪涌防护能力呢?其实并不难，这几种器件让你无忧。

先了解几种典型的瞬态骚扰。

表 1 几种瞬态骚扰的比较

从表中可知，浪涌的能量最高，过电流最大，因此危害性也是最大。对于浪涌防护，介绍以下三种器件。

1. TVS

图1 双向TVS管特性图

反向截至电压VRWM：TVS不导通的最高电压;

钳位电压VC：二极管导通通过一定电流时两端的电压，随电流增大而增大;

反向电流IR：VRWM电压下的反向漏电流;

击穿电压VBR：TVS管通过规定测试电流IT(通常为1mA)时的电压，表示TVS管导通的标志电压;

峰值电流IPP：TVS管允许通过的10/1000μs或8/20μs波的最大峰值电流。超过这个电流可能造成永久性损坏。由于功率限制，击穿电压高的管子允许通过的峰值电流越小;

CJ：TVS管的结电容比ESD器件大很多，单向的比双向的大，结电容会影响TVS管的响应时间，用于通讯总线时会限制总线带宽。

选型考虑参数：VC、IPP 、CJ

2. 气体放电管

直流击穿电压VDC：在放电管上施加100V/s上升斜率的电压时，导致放电管击穿的电压值，这是放电管的标称电压值，该参数分散性较大;

脉冲击穿电压VSI：在放电管上施加1kV/μs上升斜率的电压时，导致放电管击穿的电压值。冲击放电电流ID：分为8/20μs波和10/1000μs波冲击放电电流两种;

选型考虑：VDC、 ID

TVS管及气体放电管等器件手册中通常会给出两种电流波的测试参数。8/20μs波和10/1000μs波，两者的主要区别是持续时间及峰值电流，8/20μs峰值电流为kA级别，10/1000μs峰值电流为A级别。持续时间分别如图 2、图 3所示。

图2 8/20μs电流波

图3 10/1000μs电流波

3. PTC电阻

在浪涌防护电路中PTC电阻起到限流分压作用，既防止TVS管过流损坏，也抬升电压以使气体放电管导通。PTC特性如下图 4所示。

图4 PTC电阻特性

最大工作电压VMAX：最高允许温度下，PTC电阻能够持续承受的最大电压;

保持电流Ihold：使PTC阻值稳定在工作点阻值时的电流;

触发电流Itrip：能够使电阻阻值呈现阶跃增加的最小电流;

额定零功率电阻Rn：PTC在常温下的初始电阻;

开关温度TC：阻值呈现阶跃增加的温度，此时阻值为最小阻值的2倍;

选型考虑：Rn、Itrip、Ihold。

4. 抗浪涌一体化方案

在使用器件自主搭建时，不仅要考虑板内器件布局，还需要合理的选取器件的耐压值，稍微有些设计不当，就可能达不到预估标准;在生产阶段还可能受人工所干预，影响一致性，这可谓费时伤神啊。致远电子推出了整体的抗浪涌一体化方案。

•CTM系列+总线保护器

总线保护器将浪涌防护器件全部集于一体，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。本产品尤为适合 CAN、RS-485 等通信领域的浪涌防护。搭配ZLG致远电子的CTM系列隔离模块，可全面提升总线的浪涌防护能力，推荐外围应用图如下图5所示。

图5 浪涌推荐外围电路图

•高防护等级隔离模块

CTM1051(A)HP系列是致远电子最新推出的高防护等级隔离CAN收发器，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6所示，能够适用于各种恶劣的工业现场环境。应用简便，即插即用，应用原理图如下图7所示。

图6 CTM1051(A)HP的EMC性能

图7 应用原理图