知識庫

首頁 > 知識庫 > 防爆知識

應用知識:CAN總線信號為什么要隔離
2019-04-03 20:35

CAN總線信號為什么要隔離

   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?或者接收不到數據?一直正常使用的總線,突然出現大范圍的錯誤,或者節點損壞?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:
   1. 設備及人身安全——潛在的高壓危險
    CAN、RS-485總線的使用環境非常復雜,一些惡劣的使用場合會存在高壓。極容易產生觸電危險,危及人身或設備安全。
   2.遠端無法接收到數據——地電勢差存在
    許多實際應用中,通信距離可達幾千米,節點之間的距離很遠。設計者常常直接將每個節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?,卻存在極大的隱患!即使調試正常的系統,也可能在使用一段時間后出現各種問題。
    常常被忽略的問題是:兩個節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,嚴重還會損壞收發器。普通的CAN、RS-485收發器的共模輸入范圍較小,如SN65HVD251、SP3085兩款收發器僅支持-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,遠遠超出收發器所能承受的電壓范圍。
   3.毫無征兆的數據錯誤,或器件損壞——地環路影響
    既然節點之間的大地存在電勢差,那直接用一根線將兩個節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,若總線靠近或經過這些地方,地環路就會產生電流高達數安培甚至上百安培。電流流過地環路產生的共模電壓就會影響總線的正常通信。
    除了穩定的磁場來源,一些電力線的浪涌、雷擊、高頻噪聲等瞬態干擾都有可能被這個巨型的“環形天線”拾取,并造成通信異常。

圖 2
 
    遇到這些問題該怎么辦呢?
    將您正在使用的CAN、RS-485收發器換成隔離CAN、RS-485收發器吧!
    隔離收發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之外,可以有效地保證操作人員的人身及系統安全。不僅如此,隔離可以抑制由接地電勢差、接地環路引起的各種共模干擾,保證總線在嚴重干擾和其它系統級噪聲存在的情況下不間斷、無差錯運行。如圖3所示,使用隔離收發器后,可以有效防止形成地環路,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,從而保證總線穩定可靠地通信。

圖 3
撥號 短信 分享 導航