CAN/RS-485總線為什么要隔離

您在使用CAN或RS-485總線進行調試時，是否遇到過偶爾通信出錯？或者接收不到數(shù)據(jù)？一直正常使用的總線，突然出現(xiàn)大范圍的錯誤，或者節(jié)點損壞？您還在為這些問題不知所措，摸不著頭腦嗎？使用總線隔離，或許能輕易幫您解決問題。

實際總線應用中，您是否遇到過以下問題？

一、設備及人身安全——潛在的高壓危險

CAN、RS-485總線的使用環(huán)境非常復雜，一些惡劣的使用場合會存在高壓。極容易產(chǎn)生觸電危險，危及人身或設備安全。

二、遠端無法接收到數(shù)據(jù)——地電勢差存在

許多實際應用中，通信距離可達幾千米，節(jié)點之間的距離很遠。設計者常常直接將每個節(jié)點的參考地接于本地的大地，作為信號的返回地，看似正?？煽康淖龇ǎ瑓s存在極大的隱患！即使調試正常的系統(tǒng)，也可能在使用一段時間后出現(xiàn)各種問題。

常常被忽略的問題是：兩個節(jié)點之間大地也可能存在很大的電勢差！??！實際的大地并不是理想的“0”電位，大地也是導體，也存在阻抗。當大的電流流過大地時，流過電流的大地兩端也會存在電勢差。如圖1所示。

圖1

若直接將相距很遠的通信節(jié)點分別連接至各自的本地大地，地電勢差會以共模電壓的形式疊加在總線發(fā)送器的輸出端，疊加之后的信號可能遠遠超過接收器所能承受的共模輸入電壓范圍，從而無法正常接收信號，嚴重還會損壞收發(fā)器。普通的CAN、RS-485收發(fā)器的共模輸入范圍較小，如SN65HVD251、SP3085兩款收發(fā)器僅支持-7~+12V共模輸入范圍，大地流過各種大型設備注入的大電流，由此引起的地電勢差可高達幾伏、幾十伏甚至上百伏，遠遠超出收發(fā)器所能承受的電壓范圍。

三、毫無征兆的數(shù)據(jù)錯誤，或器件損壞——地環(huán)路影響

既然節(jié)點之間的大地存在電勢差，那直接用一根線將兩個節(jié)點的地再連起來不就可以了？大錯特錯！這樣做只能使情況更加嚴重，這根長長的導線會與大地形成一個極大的地環(huán)路！

相信大家在學生時代就知道，一個閉合線圈在變化的磁場里面就會產(chǎn)生電流。50Hz的交流電力線、大型電機等，都是交流磁場的來源，若總線靠近或經(jīng)過這些地方，地環(huán)路就會產(chǎn)生電流高達數(shù)安培甚至上百安培。電流流過地環(huán)路產(chǎn)生的共模電壓就會影響總線的正常通信。

除了穩(wěn)定的磁場來源，一些電力線的浪涌、雷擊、高頻噪聲等瞬態(tài)干擾都有可能被這個巨型的“環(huán)形天線”拾取，并造成通信異常。

圖2

四、怎么辦？

將您正在使用的CAN、RS-485收發(fā)器換成隔離CAN、RS-485收發(fā)器吧！

隔離收發(fā)器可將總線和控制電路進行電氣隔離，將高壓阻擋在控制系統(tǒng)之外，可以有效地保證操作人員的人身及系統(tǒng)安全。不僅如此，隔離可以抑制由接地電勢差、接地環(huán)路引起的各種共模干擾，保證總線在嚴重干擾和其它系統(tǒng)級噪聲存在的情況下不間斷、無差錯運行。如圖3所示，使用隔離收發(fā)器后，可以有效防止形成地環(huán)路，總線參考地可跟隨共模電壓的波動而波動，共模電壓全部由隔離帶承受，共模電壓對總線信號變得不再可見，從而保證總線穩(wěn)定可靠地通信。

圖3

五、如何實現(xiàn)隔離？

實現(xiàn)總線隔離的方法主要有兩種，一種是使用隔離DC-DC，光耦等分立器件實現(xiàn)節(jié)點與收發(fā)器之間的隔離。使用這個方式，電路較復雜，且體積較大，很難滿足目前電子產(chǎn)品的高集成度要求。另一種是直接使用隔離收發(fā)器，單一產(chǎn)品，設計簡單，集成度高。

ZLG致遠電子專注于隔離電源、隔離通信產(chǎn)品的研發(fā)，其研發(fā)生產(chǎn)的CTM、RSM系列隔離收發(fā)器獲得了市場的廣泛認可。這些產(chǎn)品保留了傳統(tǒng)隔離電路的設計理念，包括電源隔離、電氣隔離。更重要的是：完善的測試系統(tǒng)以及先進的工藝保證產(chǎn)品的一致性，具有防水、防震、延長使用壽命等眾多優(yōu)點。產(chǎn)品采用灌封工藝，能夠對電路板以及電子元器件進行持續(xù)保護，使其免受潮濕、震動、過熱、腐蝕以及輻射的影響，延長產(chǎn)品的壽命。采用一體化的通訊隔離模塊比分立元器件設計給客戶帶來更高的價值，如表1所示。

表1 方案對比

ZLG致遠電子為您提供優(yōu)質可靠的隔離CAN收發(fā)器、隔離RS-485收發(fā)器，電源、信號全隔離，隔離耐壓高達2500VDC及以上，可為您的CAN、RS-485總線保駕護航！