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嘉峪检测网 2025-01-16 08:16
在电磁兼容的开发过程中,我们经常可以遇到阻抗匹配的问题,也有很多由于终端阻抗的问题导致测试失效的案例。本次和大家分享下对于CAN总线终端阻抗的看法。
先说明下问题的来源,汽车CAN总线一般下挂多个设备,其中的两个设备会被总线工程师要求为终端设备,需要加入120ohm的匹配电阻,以保证整条总线的阻抗处于60ohm。其它设备则被要求为开路状态或高阻状态(一般设计为两个1.6kohm电阻串联)。在最近的一次CAN总线失效的排查中,整车由于某个系统方案的变更,导致原本承担CAN总线终端阻抗作用的两个部件被移出,导致总线阻抗由原来的60ohm变为了800ohm,因此导致该总线上的波形质量变差,抗扰能力下降而出现电磁兼容问题。
有三个问题需要考虑:1、为什么匹配阻抗是120ohm?2、不匹配时对信号质量的影响?3、总线阻抗对于抗扰能力的影响?。
1、为什么是120ohm,有两个原因:一是因为带状线的特征阻抗大致为50ohm-200ohm的范围内(FR4、5mil线宽的带状线),因此只能说120ohm是一个被人为定义的比较合适的值(ISO中有相关定义要求)。二是CAN总线处于隐形电平时(CANH和CANL都为2.5V),收发芯片中的MOS处于关断高阻状态,因此很小的干扰电流都会导致总线状态的变化,为了吸收这类干扰电流并减小干扰电流引起的电平变化,需要加入一个合适负载电阻,既不能过大,否则和关断阻抗没有区别,也不能过小,不然需要非常大的驱动电流。因此单端120ohm就是一个在考虑了特征阻抗和驱动电流下的一个比较合适的值(在满足阻抗匹配的原则下尽量大)。
2、不匹配对信号质量的影响,这个就非常容易理解了,如果传输线的阻抗不匹配,阻抗突变将导致信号的反射,这种反射会叠加到原有信号上形成振铃,过大的振铃会导致传输信号的失真。所有信号的振铃都是由于阻抗突变导致。
3、总线阻抗对于抗干扰能力的影响,在实验室审查过程中,为了考察试验人员对于EMC的理解,我一般都会提到这样一个问题:CAN信号光转设备为什么会有120ohm和60ohm两个阻抗选择?什么时候需要选择60ohm,什么时候需要选择120ohm?总线阻抗对于抗扰测试的影响是非常明显的,干扰的功率是固定的,因此信号阻抗的影响主要取决于其系统关注的是电流信号还是电压信号。当接收天线输入端阻抗增大时,干扰会产生较大的电压幅值,当接收天线的输入阻抗减小时,干扰会产生较大的电流值。因此为了表明零部件在整车的电磁兼容性能,在零部件测试过程中保证总线阻抗和整车保持一致是非常必要的。
当CAN总线的阻抗为800ohm时,特性阻抗的变化将导致信号的反射形成振铃,影响总线信号质量。同时更高的阻抗导致更小的干扰电流就能够改变总线的状态,因此导致该总线在现有电磁环境下出现电磁不兼容的问题。
来源:新能源汽车电磁兼容