CAN靜電放電防護方案

方案簡介

CAN總線，是一種廣泛應用的現(xiàn)場總線技術(shù)。最初被設(shè)計用于汽車環(huán)境中的微控制器通訊，用于在車載各電子控制裝置（ECU）之間交換信息，形成汽車電子控制網(wǎng)絡(luò)。隨著技術(shù)的發(fā)展，CAN技術(shù)為分布控制系統(tǒng)或集散控制系統(tǒng)提供了一條新思路，特別是在現(xiàn)代汽車越來越多地采用電子裝置控制，如發(fā)動機的定時、注油控制，加速、剎車控制（ASC）及其他的復雜控制系統(tǒng)等等。

CAN總線的應用范圍廣，應用環(huán)境相當復雜，需要在惡劣電磁環(huán)境下工作，靜電放電、感應電壓及其它電磁干擾現(xiàn)象導致的較大瞬態(tài)電壓會損壞通信端口，導致車輛無法操作。此方案采用集成兩路雙向的ESD器件或1路雙向的TVS器件，具有封裝體積小、響應速度快、結(jié)電容低（數(shù)據(jù)傳輸、帶載量影響?。┑膬?yōu)勢，保護CAN總線免受靜電干擾。

CAN總線概述

CAN總線是一種基于雙線差分信號傳輸?shù)?a target="_blank">通信接口，其物理層標準嚴格遵循ISO 11898-2規(guī)范。這一物理層架構(gòu)主要由CAN收發(fā)器和一對雙絞線構(gòu)成，這兩根線將所有CAN網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點緊密連接在一起，實現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)通信。

在CAN網(wǎng)絡(luò)中，連接CAN收發(fā)器與通信電纜的兩條關(guān)鍵線路分別被標識為CANH（高電平線）和CANL（低電平線）。這兩條線路通過差分信號傳輸信息，即利用CANH與CANL之間的電壓差來表示邏輯狀態(tài)，這種方式增強了信號的抗干擾能力和傳輸距離。

CAN總線典型應用如圖所示：

CAN 協(xié)議可支持不同的速度。具體包括：

? 低速 (LS CAN)：高達 125kbps

? 高速 (HS CAN)：高達 1Mbps

? 靈活數(shù)據(jù)速率 (CAN FD)：高達 5Mbps

? 具有信號改善功能的 CAN (CAN SIC)：高達 8Mbps

? CAN XL：高達 10-20 Mbps（尚未發(fā)布）

應用實例

方案一：

我們同時推薦SENC23T24V2BD和SENC23T24V2BC作為CAN總線的防護器件，這是兩款用于防止靜電放電、過壓等瞬態(tài)事件ESD防護器件。兩款器件內(nèi)部都集成了兩路對稱電壓24V的ESD防護器件，采用引線式雙通道封裝，具有專為 CAN 總線 ESD 保護設(shè)計的匹配電容。兩款器件電氣特性相似，封裝相同，其中SENC23T24V2BD防護性能更優(yōu)異，峰值功率(Ppk 680W)和峰值電流（IPP 16A）更高。

SENC23T24V2BC本身寄生電容僅為18pf，IPP（峰值脈沖電流）為8A，鉗位電壓為42V；SENC23T24V2BD本身寄生電容僅為36pf，IPP（峰值脈沖電流）為16A，鉗位電壓為42V。超低的鉗位電壓可為主芯片提供極優(yōu)的靜電保護效果，兩款都符合IEC 61000-4-2 (ESD) Level 4規(guī)范，在 ±15kV（空氣）和 ±8kV（接觸）下提供瞬變保護，客戶可根據(jù)接口實際性能進行選取。

方案二：

我們?yōu)镃AN總線防護提供了另一種防護方案，在CANH和CANL兩條線上分別加上一個TVS（瞬態(tài)電壓抑制二極管），型號為SMAJ24CA。該器件響應速度快、鉗位電壓低，其鉗位電壓僅為38.9V，能迅速將靜電放電能量引導至地，將電壓鉗制在安全范圍內(nèi)，可保護CAN總線免受靜電放電（ESD）和浪涌事件的沖擊與干擾。

型號參數(shù)

電氣特性表

At TA = 25℃ unless otherwise noted

總結(jié)與結(jié)論

為了使汽車在復雜環(huán)境中穩(wěn)定運行，CAN總線接口必須配備極為高效的靜電放電（ESD）防護機制，不僅需要防止系統(tǒng)遭受高壓瞬態(tài)沖擊的損害，還要最大限度地降低電容影響，確保信號傳輸?shù)臅惩o阻與高效性，關(guān)鍵在于挑選合適的靜電防護二極管。ELECSUPER SEMI研發(fā)各種低電容低鉗位電壓的ESD和TVS保護器件，可按照客戶需求性能與封裝提供定制化開發(fā)服務(wù)，為各種接口及高速汽車通信總線提供值得信賴的保護器件。

審核編輯 黃宇