汽車電子CAN接口的EMC設(shè)計(jì)方案.docVIP

汽車電子接口CAN的電磁兼容設(shè)計(jì)方案本方案由電磁兼容設(shè)計(jì)平臺(tái)（EDP）軟件自動(dòng)生成一. CAN接口EMC設(shè)計(jì)概述Controller Area Network簡(jiǎn)稱為CAN，多用于汽車以及工業(yè)控制，用于數(shù)據(jù)的傳輸控制。在應(yīng)用的過程中通訊電纜容易耦合外部的干擾對(duì)信號(hào)傳輸造成一定的影響，單板內(nèi)部的干擾也可能通過電纜形成對(duì)外輻射。本方案從EMC原理上，通過接口的原理圖、PCB、結(jié)構(gòu)及電纜方面進(jìn)行相關(guān)的抑制干擾和抗敏感度設(shè)計(jì)，從設(shè)計(jì)層次解決EMC問題。本方案可通過汽車電子標(biāo)準(zhǔn)CISPR 25-2008及ISO7637系列標(biāo)準(zhǔn)，或可通過以下測(cè)試項(xiàng)目：序號(hào)接口測(cè)試項(xiàng)目測(cè)試等級(jí)性能判據(jù)1輻射發(fā)射(RE)CISPR25 LV52傳導(dǎo)發(fā)射（CE）CISPR25 LV53射頻磁場(chǎng)抗擾度(RI)4004000MHz 150V/m駐留時(shí)間 2s性能判據(jù)A4大電流注入BCI1400MHz 150mA150mm 駐留時(shí)間 2s性能判據(jù)A5傳導(dǎo)抗擾度7637-2（24V系統(tǒng)）波形1：Us=-450V 10000 pulses波形2a：Us=+50V 10000 pulses波形2b：Us=+20V 20 pulses波形2a：Us=-150V 1h波形3b：Us=+150V 1h波形5b：Us=-+30V Td=250ms性能判據(jù)C性能判據(jù)A性能判據(jù)C性能判據(jù)A性能判據(jù)A性能判據(jù)A6靜電抗擾度ESD接觸：+-8KV空氣：+-15KV性能判據(jù)A二. 原理圖設(shè)計(jì)方案1. CAN接口防靜電設(shè)計(jì)圖1 CAN接口防靜電設(shè)計(jì)電路EMC設(shè)計(jì)說明：（1） 電路濾波設(shè)計(jì)要點(diǎn)：L1為共模電感，用于濾除差分線上的共模干擾，其阻抗選擇范圍為120/100MHz 2200/100MHz，典型值選取600/100MHz；C1、C2為信號(hào)線上的濾波電容，給干擾提供低阻抗的回流路徑，容值選取范圍為22PF1000pF，典型值選取100pF； C3為接口地和數(shù)字地之間的跨接電容，典型取值為1000pF，耐壓要求達(dá)到2KV以上，C3容值可根據(jù)測(cè)試情況進(jìn)行調(diào)整；（2） 電路防護(hù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)：D1、D2為瞬態(tài)抑制二極管，典型選值要求反向關(guān)斷電壓3.5V以上；因?yàn)門VS只是用來靜電防護(hù)，TVS的功率不作要求。TVS管的結(jié)電容對(duì)信號(hào)傳輸有一定的影響，CAN接口推薦使用結(jié)電容小于100pF的TVS管。接口電路設(shè)計(jì)備注：如果設(shè)備為金屬外殼，同時(shí)單板可以獨(dú)立的劃分出接口地，那么金屬外殼與接口地直接電氣連接，且單板地與接口地通過1000pF電容相連；如果設(shè)備為非金屬外殼，那么接口地PGND與單板地GND直接電氣連接。三. PCB設(shè)計(jì)方案1. CAN接口分地設(shè)計(jì)圖1 CAN接口分地設(shè)計(jì)方案特點(diǎn)： （1）為了抑制內(nèi)部單板高頻噪聲通過接口向外傳導(dǎo)輻射，也為了增強(qiáng)單板對(duì)外部干擾的抗擾能力。在CAN接口處增加防護(hù)和濾波隔離器件，并以隔離器件位置大小為界，劃分出接口地； （2）隔離帶中可以選擇性的增加電容作為兩者地之間的連接，電容取值建議為1000pF；信號(hào)線串聯(lián)共模電感濾波，且共模電感要求置于隔離帶內(nèi)；為了防止外部強(qiáng)干擾通過端口耦合進(jìn)內(nèi)部PCB，引起內(nèi)部器件性能下降，在靠近端口處信號(hào)線上增加防護(hù)器件TVS管，具體布局如圖示。 方案分析： （1）當(dāng)接口與單板存在相容性較差或不相容的電路時(shí)，需要在接口與單板之間進(jìn)行“分地”處理，即根據(jù)不同的端口電壓、電平信號(hào)和傳輸速率來分別設(shè)置地線?！胺值亍?，可以防止不相容電路的回流信號(hào)的疊加，防止公共地線阻抗耦合； （2）CAN接口信號(hào)傳輸速率較高，內(nèi)部PCB板高頻噪聲很容易由公共地線通過接口向外傳導(dǎo)輻射，因此將公共地分割且通過電容相接，可以阻斷共模干擾的傳播路徑。 2. CAN接口電路布局圖1 CAN接口濾波與防護(hù)電路布局方案特點(diǎn)： （1）防護(hù)器件及濾波器件要靠近接口位置處擺放且要求擺放緊湊整齊，信號(hào)線上的防護(hù)器件TVS管與濾波電容要下接至接口地；按照信號(hào)流向擺放器件，走線時(shí)要盡量避免走線曲折的情況； （2）共模電感及跨接電容要置于隔離帶中。 方案分析： （1）接口及接口濾波防護(hù)電路周邊不能走線且不能放置高速或敏感的器件； （2）隔離帶下面投影層要做掏空處理，禁止走線。 四 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案1. CAN信號(hào)連接器針腳定義圖2 CAN信號(hào)連接器連接器信號(hào)針腳定義（1） 若是單組CAN信號(hào)，那么選擇相鄰的兩個(gè)針腳作為差分信號(hào)；（2） 若是多組CAN信號(hào)在同一個(gè)連接器內(nèi)，那么每組信號(hào)間要定義一個(gè)地針腳來相互隔離。如上圖所示：五. 線纜設(shè)計(jì)方案1. CAN信號(hào)電纜組線圖2 CAN信號(hào)電纜組線電纜設(shè)計(jì)：（1） CAN信號(hào)電纜采用網(wǎng)狀編織屏蔽層的屏蔽方式，且網(wǎng)狀編織層編織密度要求不小于90%； （2） 內(nèi)部組線時(shí)，差分電纜采用雙絞傳輸，雙絞絞距一般為信號(hào)電纜線徑的3倍；組線方式如上圖所示：（3） 電纜兩端需要增加磁環(huán)處理，磁環(huán)內(nèi)徑與電纜的外徑要緊密結(jié)合，盡量選擇厚長型的磁環(huán)。走線設(shè)計(jì)：（1） CAN信號(hào)電纜走線時(shí)要求遠(yuǎn)離其他強(qiáng)干擾源，如電源模塊；（2） 電纜走線最好單獨(dú)走線或與其他模擬以及功率線纜保持10cm以上距離，切不可與其他線纜一起混合捆扎。 EDP軟件介紹電磁兼容設(shè)計(jì)平臺(tái)(EDP) ，利用人工智能技術(shù)，模擬專家如何運(yùn)用他們的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)來解決企業(yè)面臨電磁兼容（EMC）問題，智能化輸出產(chǎn)品電磁兼容解決方案，指導(dǎo)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、測(cè)試、應(yīng)用遇到問題。電磁兼容設(shè)計(jì)平臺(tái)：主要包括PCB設(shè)計(jì)、原理圖設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)