CAN接口電路的 EMC設計方案
CAN總線採用差分信號傳輸，通常情況下只需要兩根信號線（CAN-H和CAN-L）就可以進行正常的通信。在干擾比較強的場合，還需要用到屏蔽地即CAN-G（主要功能是屏蔽干擾信號），CAN協議推薦用戶使用屏蔽雙絞線作爲CAN總線的傳輸線。
在應用的過程中，通訊電纜容易耦合外部的干擾對信號傳輸產生影響；
單板內部的干擾也可能通過電纜形式對外輻射。
測試項目包括：輻射發射 傳導發射 磁場抗擾度 傳導抗擾度 靜電抗擾度。
CAN接口電路 : CAN 接口電平 差分：
有信號“顯”：CANH 3.5V CANL 1.5V 無信號時“隱”：CANH2.5V CANL2.5V
在“隱性”狀態下，CAN-H與CAN-L的輸入差分電壓爲0V（最大不超過0.5V），共模輸入電壓爲2.5V。 邏輯1
在“顯性”狀態下，CAN-H與CAN-L的輸入差分電壓爲2V（最小不小於0.9V），如下圖 1所示。 邏輯0
本方案可通過汽車電子標準CISPR 25-2008及ISO7637系列標準，或可通過以下測試項目：
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序號 |
接口測試項目 |
測試等級 |
性能判據 |
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1 |
輻射發射(RE) |
CISPR25 LV5 |
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2 |
傳導發射（CE） |
CISPR25 LV5 |
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3 |
射頻磁場抗擾度(RI) |
400~4000MHz 150V/m 駐留時間 2s |
性能判據A |
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4 |
大電流注入 BCI |
1~400MHz 150mA 150mm 駐留時間 2s |
性能判據A |
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5 |
傳導抗擾度7637-2 （24V系統） |
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C 性能判據A 性能判據C 性能判據A 性能判據A 性能判據A |
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6 |
靜電抗擾度 ESD |
接觸：+-8KV 空氣：+-15KV |
性能判據A |
- 原理圖設計方案
1. CAN接口防靜電設計
圖1 CAN接口防靜電設計
電路EMC設計說明：
（1） 電路濾波設計要點：
L1爲共模電感，用於濾除差分線上的共模干擾，其阻抗選擇範圍爲120Ω/100MHz ~2200Ω/100MHz，典型值選取600Ω/100MHz；
C1、C2爲信號線上的濾波電容，給干擾提供低阻抗的迴流路徑，容值選取範圍爲22PF~1000pF，典型值選取100pF；
C3爲接口地和數字地之間的跨接電容，典型取值爲1000pF，耐壓要求達到2KV以上，C3容值可根據測試情況進行調整；
（2） 電路防護設計要點：
D1、D2爲瞬態抑制二極管，典型選值要求反向關斷電壓3.5V以上；因爲TVS只是用來靜電防護，TVS的功率不作要求。TVS管的結電容對信號傳輸有一定的影響，CAN接口推薦使用結電容小於100pF的TVS管。
接口電路設計備註：
如果設備爲金屬外殼，同時單板可以獨立的劃分出接口地，那麼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；
如果設備爲非金屬外殼，那麼接口地PGND與單板地GND直接電氣連接。
三. PCB設計方案
1. CAN接口分地設計
圖1 CAN接口分地設計
方案特點：
（1） 爲了抑制內部單板高頻噪聲通過接口向外傳導輻射，也爲了增強單板對外部干擾的抗擾能力。在CAN接口處增加防護和濾波隔離器件，並以隔離器件位置大小爲界，劃分出接口地；
（2） 隔離帶中可以選擇性的增加電容作爲兩者地之間的連接，電容取值建議爲1000pF；信號線串聯共模電感濾波，且共模電感要求置於隔離帶內；爲了防止外部強幹擾通過端口耦合進內部PCB，引起內部器件性能下降，在靠近端口處信號線上增加防護器件TVS管，具體佈局如圖示。
方案分析：
（1） 當接口與單板存在相容性較差或不相容的電路時，需要在接口與單板之間進行“分地”處理，即根據不同的端口電壓、電平信號和傳輸速率來分別設置地線。“分地”，可以防止不相容電路的迴流信號的疊加，防止公共地線阻抗耦合；
（2） CAN接口信號傳輸速率較高，內部PCB板高頻噪聲很容易由公共地線通過接口向外傳導輻射，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接口電路佈局
圖1 CAN接口濾波與防護電路佈局
方案特點：
（1）防護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，信號線上的防護器件TVS管與濾波電容要下接至接口地；按照信號流向擺放器件，走線時要儘量避免走線曲折的情況；
（2）共模電感及跨接電容要置於隔離帶中。
方案分析：
（1）接口及接口濾波防護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。