SP00S12可用于各种信号传输系统

ZLG致远电子 2018-10-10 09:30 次阅读

本文导读

CAN与485都是工业通信中常用的现场总线,做好通信总线的隔离防护是产品可靠、稳定的重要前提。如何做好通信总线的隔离防护呢?本文与读者浅谈总线隔离那点事。

为什么要隔离

目前大多数产品对外通讯部分可总结为:MCU+收发器+外部总线,其中大多数常用的MCU都集成有CAN或UART链路层控制器。从MCU发出的电平信号一般为5V或3.3V,为达到与总线连接和远传的目的,往往需要在MCU与总线间加收发器,它起到电平转换的作用。

图1 常规通信

采用总线通信方式必然涉及到外部通信走线,CAN和458总线往往需要做数百米的布线。总线越长、经过的环境越复杂越容易出现通信问题。外部环境中复杂多变的电磁场会间接抬高总线的电势,静电、浪涌、短路等会直接作用到通信线上。

以上情况的出现,轻则导致收发器损坏,重则造成主板故障。因此,与总线连接前加入隔离是十分必要的。

如何隔离

隔离的方法及原理与I/O隔离相似,不同的是通信隔离需要考虑到隔离器件对通信信号的影响,不当的隔离往往导致通信中断或通信不畅。对收发器来说,隔离可以从两方面入手,通信隔离和供电隔离。

目前主流的通信隔离方案为光耦、容耦及礠耦,隔离特点上光耦采用光的形式进行信号传递,容耦通过电场的形式进行传输,磁偶采用磁场形式进行传输。供电隔离采用微功率DC-DC隔离电源,使输入与输出之间没有电气连接,避免供电端对收发器的影响。

图2 电源与通信双隔离

具体来讲,隔离可以从两个渠道实现:采用分立元器件搭建或采用集成模块。采用分立模块搭建往往涉及到很多器件的选型及采购,实现起来较为麻烦且难保证该部分在产品上的一致性。基于此,集供电隔离、通信隔离一体的隔离收发器模块应运而生,紧凑的体积使他在应用便捷的同时占用更少的PCB面积。

图3 高度集成的隔离收发器

增加防护等级

隔离收发器能为后级主板提供绝对的隔离防护,但同时自身也需要防护,因为隔离收发器被损坏通讯也将中断。以CTM8251K(A)T为例,它的浪涌等级可以达到IEC/EN 61000-4-5 共模/差模±2kV,足以应对绝大部分工业场合。从可靠性上考虑,即使在恶劣环境中选用隔离收发器,我们仍建议您在外围添加保护电路

其中GDT置于最前端,提供一级防护,当雷击、浪涌产生时,GDT瞬间达到低阻状态,为瞬时大电流提供泄放通道,将CAN_H、CAN_L间电压钳制在二十几伏范围内。实际取值可根据防护等级及器件成本综合考虑进行调整,R3 与 R4 建议选用 PTC,D1~D6 建议选用快恢复二极管。 

图4 增加防护等级

图5 选用器件参数(仅供参考)

上图所示的接口电路虽然能够提供有效的防护,但是需要引入较多的电子器件,这也就意味着接口电路将占用更多的PCB空间,若器件参数选择不合适易造成EMC问题。有没有更好的办法呢?ZLG致远电子已经为小伙伴们设计了专业的信号浪涌抑制器SP00S12,该模块直接将总线浪涌等级提高到IEC61000-4-5±4KV。

图6 浪涌抑制实测

SP00S12可用于各种信号传输系统,抑制雷击、浪涌、过压等有害信号,对设备信号端口进行保护,尤为适合 CAN、RS-485 等通信领域的浪涌防护。SP00S12损耗小、反应快,通流容量:≤ 500A(8/20μS 模拟雷电波形),满足 IEC/EN61000-4-5 ±4KV 浪涌等级要求。

图7 SP00S12应用

ZLG致远电子隔离模块

ZLG致远电子推出的模块有隔离电源模块、隔离收发器模块、信号调理模块及协议转换模块。其中电源模块为微功率隔离/非隔离DC-DC模块;隔离收发器模块包括CAN、465、232模块,CAN与485更是全新上线表贴式小体积型号;总线保护器就是上文提到的SP00S12。多协议模块是专为MCU外设资源不足时提供的,包括UART/SPI转CAN、SPI转485等等。

图8 协议转换模块

ZLG致远电子隔离模块目前已通过国际权威认证,包括美国UL认证、欧盟CE认证以及CB认证。测试项目主要分为两部分,EMC及安规测试。EMC测试主要包括辐射(EMI)与抗扰(EMS),辐射测试项目具体如下所示:

多媒体设备的电磁兼容性发射要求(EN 55032-2015);

电磁兼容性(EMC).第3部分:极限值.第2节:谐波电流辐射的极限值(EN 61000-3-2:2014);

电磁兼容性(EMC).第3-3部分:限值.每相额定电流小于等于16 A、不受条件限制的连接设备用公共低压供电系统电压变化、电压波动和闪烁的限制(IEC 61000-3-3-2013)。

ZLG致远电子隔离模块目前已通过国际权威认证,包括美国UL认证、欧盟CE认证以及CB认证。测试项目主要分为两部分,EMC及安规测试。EMC测试主要包括辐射(EMI)与抗扰(EMS),辐射测试项目具体如下所示:  	多媒体设备的电磁兼容性发射要求(EN 55032-2015);  	电磁兼容性(EMC).第3部分:极限值.第2节:谐波电流辐射的极限值(EN 61000-3-2:2014);  	电磁兼容性(EMC).第3-3部分:限值.每相额定电流小于等于16 A、不受条件限制的连接设备用公共低压供电系统电压变化、电压波动和闪烁的限制(IEC 61000-3-3-2013)。

原文标题:如何进行通信总线的隔离?

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本文档的主要内容详细介绍的是AD多层PCB板设计布局的详细资料合集免费下载,包含5个文档,有多层板的....

发表于 10-11 08:00 95次 阅读
AD多层PCB板设计布局的详细资料合集免费下载

BMS电池管理系统原理图SCH文件和PCB文件资料合集免费下载

本文档的主要内容详细介绍的是BMS板池管理系统原理图SCH文件和PCB文件资料合集免费下载。

发表于 10-11 08:00 76次 阅读
BMS电池管理系统原理图SCH文件和PCB文件资料合集免费下载

全球PCB产业东移大趋势,大陆一枝独秀

进入21世纪以来, PCB 产业重心不断向亚洲地区转移。目前亚洲地区 PCB 产值已接近全球的90%....

的头像 PCB资讯 发表于 10-10 16:44 414次 阅读
全球PCB产业东移大趋势,大陆一枝独秀

Altium pcb中泪滴的作用有哪些?究竟为什么要添加泪滴呢?

Objects-All 选择匹配对象,一般选择“All”所有的;在图9-93所示右边,会适配相应的对....

的头像 澳门威尼斯人官网手机网工程师 发表于 10-10 11:00 283次 阅读
Altium pcb中泪滴的作用有哪些?究竟为什么要添加泪滴呢?

景旺电子拟2.9亿元收购FPC厂珠海双赢51%股权

9月14日,广东骏亚(603386)晚公告,公司拟以17.91元/股发行2000万股,并支付3.7亿....

的头像 澳门威尼斯人官网手机网工程师 发表于 10-10 10:42 1648次 阅读
景旺电子拟2.9亿元收购FPC厂珠海双赢51%股权

剖析我国PCB电路板行业的现状及发展趋势

在产品类型上,全球PCB产业均在向高精度、高密度和高可靠性方向靠拢,不断缩小体积、减少成本、提高性能....

的头像 PCB开门网 发表于 10-10 10:40 535次 阅读
剖析我国PCB电路板行业的现状及发展趋势

台光电受惠于智能型手机客户拉货强劲,第3季合并营收64.57亿元

据了解,台光电成立于1992年,主要致力于开发、制造、及销售覆铜板及半固化片,两项产品均为生产印刷电....

的头像 澳门威尼斯人官网手机网工程师 发表于 10-10 10:31 623次 阅读
台光电受惠于智能型手机客户拉货强劲,第3季合并营收64.57亿元

CAN接120欧姆终端电阻的原因分析

BOSCH CAN基本上没有对物理层进行定义,但基于CAN的ISO标准对物理层进行了定义。

发表于 10-10 10:06 129次 阅读
CAN接120欧姆终端电阻的原因分析

关于隔离电源的隔离耐压和爬电距离介绍

随着嵌入式行业的快速发展,在各种澳门威尼斯人官网手机中电源要求也越来越高,为保证系统的稳定性,隔离电源应运而生。....

的头像 ZLG致远电子 发表于 10-10 09:27 996次 阅读
关于隔离电源的隔离耐压和爬电距离介绍

多普光电:销售额已超过1.1亿,营收同比大幅增长

多普光电刚好捕捉到全自动生产连线的发展趋势。去年推出全自动新机型现已有数十台交货给客户,实现量产,在....

的头像 PCBworld 发表于 10-09 15:52 764次 阅读
多普光电:销售额已超过1.1亿,营收同比大幅增长

电路板结构分类,电路板行业产业链爆发

按下游电子产品的用途划分,PCB 可运用于消费电子、汽车电子、网络通讯、工控医疗、航空航天等领域。在....

的头像 PCB开门网 发表于 10-09 15:49 1200次 阅读
电路板结构分类,电路板行业产业链爆发