恶劣电磁环境中的CAN总线接口电路设计

选用隔离电源芯片的型号为IB0505LT—W75，输入是由线路板内部DC-DC电源产生的Vdd5V电压，输出稳定的隔离Vcc5V，为CAN总线收发器提供电源。产生隔离Vcc5V的具体电路见图3，图中L1和L2为小磁珠，可进一步降低系统干扰。隔离Vcc5V产生后，可以通过LDO降压为前述光耦芯片提供的隔离部分电源Vcc3．3V。

3 CAN总线收发器和外围电路设计
CAN总线收发器SN65HVDA541-Q1是一款抗干扰能力较强的芯片，该芯片内置过压保护，CANH、CANL引脚耐压值范围-27～40 V，抗瞬态脉冲电压范围为-200～200 V。
为了保证总线的可靠传输，外围电路设计需要考虑EMC及抗干扰问题。推荐参考电路如图4所示，电路中外围元器件参数选用参见表1。

电路设计中，PCB应预留空间和焊盘，用于焊接终端电阻R1、R2，以及电容C4和共模电感L，当电磁环境恶劣时，必须焊接共模电感L；收发器应该尽可能地靠近PCB边缘的接插件，收发器与接插件之间不允许有其他集成电路芯片；接插件和收发器之间的CAN_H／CAN_L电路应该尽可能地紧凑；CAN_H／CAN_L和Tx、Rx电路应有防护措施，保证线间距或布置地防护线；产品内部CAN_H和CAN_L的布线总长度不超过10cm；在发送器芯片下和焊接面上，应布置地平面；在布线时，将C2、C3、C4及ESD的地直接接到地平面，不要与C1的接地线共线以后再接入地平面；电路中所有的地应与外部车身总线的地相连。

4 实验测试
本文中设计的电路已经成功运用于集瑞重卡远程监控终端产品中，随产品一起通过了CAN信号线传导干扰测试，达到CISPR25—2002零部件传导骚扰限值等级三标准。
同时，还进行了如下的容错性能测试：
①地电位偏移：在标称工作电压下，地电位偏移不超过士2 V时，产品能够正常收发报文；
②产品掉电：掉电后不影响其他车身产品之间的正常通信，产品在供电恢复后trsm(trsm=300 ms)时间内能恢复正常通信；
③CAN_H和CAN_L(或两者之一)在某处断开：对产品其他部分不造成任何损害，在断开点同侧的其他总线产品能够通信；
④CAN_H和CAN_L(或两者一)对地短路：产品通信会被中止，但是不对产品造成任何损害，在故障恢复以后，通信能够在trsm(trsm=300 ms)时间内恢复正常；
⑤CAN_H和CAN_L(或两者之一)对电源短路：产品通信会被中止，但是不对产品造成任何损害，在故障恢复以后，通信能够在trsm(trsm= 300 ms)时间内恢复正常；
⑥CAN_H对CAN_L短路：通信会被中止，但是不对产品造成任何损害，在故障恢复以后，通信能够在trsm(trsm=300 ms)时间内恢复正常。

结语
本文详细介绍了一种适应恶劣环境的CAN总线接口电路，对电源隔离部分、信号线光耦隔离部分、CAN总线收发器及外围元器件选择进行了深入的分析和说明。本接口电路已经在集瑞重卡远程监控终端上成功使用，通过了第三方公司的测试。测试结果表明，该电路抗干扰能力强，工作稳定性高，使用效果良好，可以推广使用。