CAN avtobus texnologiyasi tobora keng tarqalmoqda. Biroq, sanoat uskunalari va sanoat avtomatizatsiyasi kabi sohalarda kuchli elektromagnit parazit tufayli, normal CAN avtobus aloqasini ta'minlash ayniqsa muhimdir. Ushbu maqolada yuqori tezlikdagi CAN FD qabul qiluvchilar yordamida avtobus tarmoqlarida elektromagnit parazitlarning sabablari, shuningdek, takomillashtirish bo'yicha aniq echimlar tahlil qilinadi.
CAN FD tarmoqlarida elektromagnit moslik tahlili
Elektron mahsulotlarni loyihalashda elektromagnit moslashuv (EMC) ishlashi tizimga sezilarli ta'sir ko'rsatadi va uning normal va barqaror ishlashi uchun juda muhimdir. Elektron mahsulotlarning elektromagnit moslashuviga majburiy cheklovlar butun dunyo bo'ylab allaqachon amalga oshirilgan va EMC ko'rsatkichlari mahsulot sifatining asosiy ko'rsatkichiga aylandi.
Elektromagnit moslashuv, birinchi navbatda, ikki jihatni o'z ichiga oladi: biri elektromagnit shovqin emissiyasi (EMI) deb nomlanuvchi mahsulotning o'zi tomonidan yaratilgan salbiy elektromagnit shovqin; ikkinchisi - mahsulotning elektromagnit sezuvchanlik (EMS) deb nomlanuvchi tashqi elektromagnit signallarga sezgirligi. Interferentsiya manbai, ulanish yo'li va sezgir uskunalar elektromagnit moslashuvning uchta muhim elementi bo'lib, ulardan hech birini e'tiborsiz qoldirib bo'lmaydi.
Elektromagnit shovqin signallari ikkita yo'l orqali birlashtirilishi mumkin: o'tkazuvchan va radiatsiya. Bog'lanish mexanizmiga ko'ra interferensiya umumiy{1}}tartibdagi shovqin va differensial{2}}rejim shovqinlariga bo'linadi. Umumiy{4}}rejim shovqini barcha signal liniyalari (jumladan, signal liniyalari, maʼlumot uzatish liniyalari va elektr uzatish liniyalari) va yer oʻrtasida, differensial{5}}rejim shovqini esa signal liniyalari oʻrtasida sodir boʻladi.
Elektromagnit moslashuvni (EMC) yaxshilash bo'yicha chora-tadbirlar uchta toifaga bo'linadi: elektron uskunaning EMC ish faoliyatini yaxshilash, radiatsiyaviy ulanishni bostirish uchun ekranlash texnologiyasidan foydalanish va o'tkazilayotgan ulanishni bostirish uchun izolyatsiyani qo'llash.
1. EMC dizayni
Asosiy va yordamchi elektron platalarning dizayni tizimning EMC uchun juda muhim va elektron plataning elektromagnit nurlanishni chiqarish va qabul qilish qobiliyati ko'pincha mos keladi. Shuning uchun elektron plataning shovqinlarga qarshi immunitetini yaxshilash uning elektromagnit emissiyasini ham bostiradi. PCB EMC dizaynidagi asosiy omillar quyidagilardan iborat:
Komponentlarni tanlash va joylashtirish
EMC unumdorligi yaxshi bo'lgan komponentlarni tanlang va iloji bo'lsa,{0}}o'rnatish yuzasiga o'rashga ustuvor ahamiyat bering. Komponentlarni mantiqiy tartibga soling, qismlar orasidagi masofani kamaytirish uchun tegishli komponentlarni iloji boricha yaqinroq joylashtiring. Xususan, mikrokontrollerlar va CAN kontrollerlari uchun soat manbalari bo'lib xizmat qiluvchi kristall osilatorlar texnik shartlarga muvofiq joylashtirilishi kerak; aks holda ular tebranishda muvaffaqiyatsizlikka uchraydi.
Tuproq empedansini kamaytirish uchun to'g'ri zamin sxemasi
Tuproq potentsiali barcha signallar uchun mos yozuvlar potentsiali bo'lib xizmat qiladi. Ideal holda, PCBdagi barcha tuproq nuqtalari bir xil potentsialda bo'lishi kerak; ammo, tuproq empedansi tufayli, er nuqtalari o'rtasida potentsial farqlar mavjud. Shuning uchun erning empedansini iloji boricha kamaytirish kerak. Eng samarali usul - o'rtada maxsus zamin tekisligi bilan ko'p qatlamli taxtadan foydalanish.
Elektr ta'minotini barqarorlashtirish
Mantiqiy eshikning chiqish holatiga o'tish paytida vaqtinchalik ta'sirlar va elektr uzatish liniyalarining empedansining mavjudligi kabi nodeal sharoitlar muqarrar ravishda elektr ta'minoti liniyalarida shovqinni keltirib chiqaradi. Bu shovqin nafaqat kontaktlarning zanglashiga olib keladi, balki sezilarli elektromagnit nurlanishni ham keltirib chiqaradi. Elektr uzatish liniyalarining indüktansı va empedansini kamaytirish uchun elektr uzatish tarmog'idan foydalanishdan tashqari, saqlash kondansatkichlari ham ishlatilishi mumkin.
2. Elektromagnit nurlanish va elektromagnit ekranlash
Elektromagnit ekranlash elektromagnit moslashuv muammolarini hal qilishning asosiy usullaridan biridir. Bu sxemalarning normal ishlashiga xalaqit bermaydi va sxemani o'zgartirishni talab qilmaydi. Qalqonning samaradorligi ikki komponentdan iborat bo'lgan ekranlash ishlashi bilan o'lchanadi: aks ettirish yo'qolishi va yutilish yo'qolishi. Qalqonning elektr uzluksizligini ta'minlash uning samaradorligi uchun juda muhimdir. CAN avtobus kabellari nurlanish va qabul qiluvchi shovqinlarga juda sezgir.
Oʻralgan juft kabeldagi ikkita sim orasidagi halqa maydoni juda kichik va har qanday ikkita qoʻshni halqada induktsiya qilingan oqimlar qarama-qarshi yoʻnalishda boʻlib, bir-birini bekor qiladi. Buralgan juftlik kabelining buralishi qanchalik qattiqroq bo'lsa, bu effekt shunchalik aniq bo'ladi. Tarmoq tizimidagi ikkita CAN shinalari o'rtasidagi o'zaro bog'lanishni kamaytirish uchun har bir juft o'ralgan -kabellar alohida ekranlangan bo'lishi kerak va kabeldagi foydalanilmagan o'tkazgichlar signal erga ulangan bo'lishi kerak.
Burilish zichligini oshirish; qalqonni erga qo'ying
3. O'tkazilgan shovqin va signal izolyatsiyasi
Tizimning normal ishlashi vaqtida sezilarli shovqinlarni keltirib chiqaradigan qismlarga kommutatsiya quvvat manbalari, servo drayvlar va kirish/chiqarish boshqaruv qurilmalari kiradi. Biroq, interferensiyaning eng zararli turi qisqa muddatli, yuqori amplituda va past quvvat bilan tavsiflangan vaqtinchalik shovqindir.
Vaqtinchalik shovqin shakllariga quyidagilar kiradi: vosita holati o'zgarganda hosil bo'ladigan tez elektr impuls guruhlari; chaqmoq chaqishi yoki kabellarning yuqori-quvvatlanishi natijasida yuzaga kelgan kuchlanish; va elektrostatik zaryadsizlanish (ESD) induksiyasi. O'tkazilayotgan shovqin asosan umumiy-rejim hisoblanadi, lekin ba'zi bir differensial{3}}moslamalar ham sodir bo'ladi. Tizimda CAN avtobus aloqasining ishonchliligini ta'minlash uchun ishlatiladigan EMC choralariga quyidagilar kiradi: signal himoyachilari, vaqtinchalik kuchlanishni bostiruvchi (TVS) diodlari, izolyatsiyalangan qabul qiluvchilar va optik izolyatsiya.
Signal himoyachisi
Tashqi ajratilgan signal himoyachilari shovqinlarni bartaraf qiladi; masalan, ZF-12Y2 shovqinni yutadi va CANFDbridge izolyator vazifasini bajaradi.
Signal himoyasi va CANFDBridge izolyatsiyasi
Vaqtinchalik kuchlanishni bostiruvchi (TVS)
Vaqtinchalik kuchlanishni bostiruvchilar kabellarni chaqmoq urishi yoki elektrostatik zaryadsizlanish natijasida yuzaga keladigan yuqori kuchlanish kuchlanishidan himoya qilish uchun signal liniyasi va signal tuproqlari o'rtasida parallel ravishda ulanadi. TVSdagi kuchlanish ma'lum bir chegaradan oshib ketganda, qurilma tezlik bilan o'tadi va shu bilan kuchlanish energiyasini tarqatadi va kuchlanish amplitudasini ma'lum bir diapazonga cheklaydi.
Izolyatsiya qilingan qabul qiluvchilar
Izolyatsiya o'tkazilayotgan shovqinlarni bartaraf etish uchun ideal yechim bo'lib, mukammal elektr izolyatsiyasi va shovqinlarga qarshi immunitetni ta'minlaydi. Izolyatsiya qilingan qabul qiluvchini tanlashda, uzatishning kechikishi asosiy e'tiborga olinishi kerak, chunki u uzatish masofasi va avtobusning sifatiga ta'sir qiladi. Interfeys qabul qiluvchi zanjirini loyihalash uchun magnit izolyatsiyalangan CTM5MFD dan foydalanish tavsiya etiladi.
Optik izolyatsiya
Optik izolyatsiya o'tkazilayotgan shovqin muammolarini hal qilish uchun ideal echimdir, chunki u mukammal elektr izolyatsiyasi va shovqinlarga qarshi immunitetni ta'minlaydi. Optokuplatorlarni tanlashda ikkita parametrni hisobga olish kerak: tarqalish kechikishi va umumiy{1}}rejimni rad etish (CMR). Agar tarqalish kechikishi ma'lumotlar uzatish tezligi talablariga javob bersa, iloji boricha umumiy-rejimni rad etish xususiyatiga ega modellarni tanlash kerak. Optokuplning umumiy-rejimni rad etish qobiliyatini o'lchash usuli - maksimal umumiy{6}}rejim kuchlanishining ko'tarilish (tushish) tezligi (CMH/CML) bo'lib, chiqish yuqori (past) bo'lib qolganda bardosh bera oladi. Optik izolyatsiyani amalga oshirgandan so'ng, quvvat manbai izolyatsiyasini ham qo'llash kerak.
Xulosa
Turli xil shovqin manbalaridan radiatsiya murakkab va elektromagnit shovqinlarni butunlay yo'q qilish imkonsiz vazifadir. Biroq, elektromagnit moslashuvning asosiy tamoyillariga asoslanib, elektromagnit parazitlarni minimallashtirish va uni tizimning ruxsat etilgan chegaralarida ushlab turish, shu bilan tizim yoki uskunaning ishonchli ishlashini ta'minlash uchun choralar ko'rish mumkin. Yuqorida keltirilgan takomillashtirish chora-tadbirlari CAN FD qurilmalarining elektromagnit moslik ko'rsatkichlarini samarali oshirishi mumkin.