CAN总线接口电路设计中的关键问题.pdf

第 1 期 2 0 0 7年 2月 工矿 自 动化 I n d u s t r y a n d M i n e Au t o ma t i o n NO ． 1 Fe b．2 0 0 7 文章编号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 0 7 0 1 0 1 o 0 0 2 C A N 总线接口电路设计中的关键闻题 刘 涛 兖州矿 区职工大学 ， 山东 邹城2 7 3 5 0 0 摘要 文章 总结 了接 口电路设计 中的几个关键 问题 ， 提 出应采取合理设置光 电隔离电路 、 隔 离光 电耦合 器两侧 的 电源 、 设 置 必需的 上拉 电阻、 总线 阻抗 匹配 、 增加 抗 干扰 等措 施 ， 提 高 了 C AN 总线接 口电路 的可 靠 性 与 安 全 性 。 关键 词 C AN 总线 ； 接 口电路 ； 光 电 隔 离；上拉 电阻 ； 抗 干扰 ；可 靠性 中图分 类号 T P 3 9 3 文 献标识 码 B 0引言 C A N 总线是一种有效支持分布式控制和实 时 控制的串行通信网络 ， 以其高性能和高可靠性 在 自 动控制领域得到了广泛的应用 。为提高系统 的驱动 能力 ， 增大通信距 离， 实际应用 中多采用 P h i l i p s公 司的 8 2 C 2 5 0作为 C AN控制器与物 理总线间 的接 口， 即 C AN 收发 器 ， 以增 强 对 总线 的差 动 发送 能力 和对 C AN 控制 器 的差 动接 收能 力 。 为进 一 步 增强 抗干扰能力 ， 往往在 C AN 控制器与收发器之 间设 置光 电隔离电路。典型的 C AN总线接 口电路原理 如 图 1所示 。 图 1 典 型的 C AN总线接 口电路原理图 1 接 口电路 设计 中 的关键 问题 1 ． 1 光 电隔 离 电路 光电隔离电路虽然能增强 系统的抗干扰能力 ， 但也会增加 C AN总线有效 回路信号的传输延迟时 间， 导致通信 速率 或距 离减 少。8 2 C 2 5 0等 型号 的 C AN收发器本 身具备 瞬间抗干扰 、 降低射 频干扰 R F I 以及 实 现 热 防 护 的 能 力 ， 其 具 有 的 电流 限 制 电路还提供了对 总线 的进一 步保护功能 。因此， 如 果现场传输距离近 、 电磁干扰小 ， 可 以不采用光电隔 离 ， 以使系统达到最大的通信速率或距离， 并且可以 收稿日期 2 0 0 6 一O 9 1 3 作者简介 刘涛 1 9 6 9 一 ， 男 ， 学 士， 高级讲 师， 研究 方 向为单 片机应用技术 。 简化 接 口电路 。 如果现场环境需要光电隔离 ， 应选用高速光电 隔离器件 ， 以减少 C AN总线有效 回路信号的传输 延迟时间， 如高速光电耦合器 6 N1 3 7 ， 传输延迟时间 短 ， 典型值仅为 4 8 F I S ， 已接近 T TL电路传输延迟时 间 的水平 。 1 ． 2 电 源 隔 离 光 电隔离器件两侧所 用电源 。 。 与 必须完 全隔离 ， 否则， 光电隔离将失去应有 的作用 。电源的 隔离可通过小功率 DC ／ D C电源隔离模 块实现， 如 外形尺寸为 D I P 一1 4标准脚位的 5 V 双路隔离输 出的小功率 D C ／ D C模块。 1 ． 3上 拉 电 阻 图1 中的C AN收 发器 8 2 C2 5 0 的发送 数 据输 维普资讯 第 1期 2 0 0 7年 2月 工矿 自 动化 I nd us t r y a nd M i n e Aut o mat i o n No ． 1 Fe b ． 2 0 0 7 文章编号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 0 7 O 1 --0 1 0 1 --0 4 无源型绝缘子漏电流监测计数器的设计 张魁龙 ， 柳 旭 英 ， 李 临生 ， 刘 英 河北工程大学水电学 院， 河北 邯郸0 5 6 0 2 1 摘要 文章介绍了一种绝缘子漏电流监测计数器 ， 它可以直接读 出漏电流的数值 ， 记 录漏 电流超过设定 值 的 次数 ， 还 可 以记 录 闪络放 电或 雷击 的次数 。该计 数 器采 用 无 源设计 ， 不 需要 任 何 电源 ， 利 用 微 弱 的 漏电 流就 可 实现 电路 的供 电。 关键词 绝缘子 ；漏 电流 ；监测 计数 器 中图分 类 号 T M9 3 4 文献标 识码 B 收稿 日期 2 0 0 6 ～1 0 2 4 作者简介 张魁龙 1 9 5 6 ～ ， 男 ， 讲师 ， 现在河北工程 大学水电学 院主要从事电力 系统分析方面的教学工作 。 0引 言 电力供电线路 中大量使用绝缘子 ， 其漏电流的 大小跟气候环境、 电压等级等多种因素有关 ， 掌握漏 电流的数值和变化规律 ， 对保证电力供电、 防止污闪 入端 T X D 与光 电耦 合 器 6 N1 3 7的输 出端 O UT 相 连 ， 注意 TX D 必 须 同时 接 上 拉 电 阻 R 3 。 一 方 面 ， R3保证 6 N1 3 7中的光敏 三极 管导通时输 出低 电 平 ， 截止时输 出高 电平； 另一方 面， 这也是 CAN 总 线的要求 。具体而言， 8 2 C 2 5 0的 T XD端的状态决 定着高、 低 电平 C AN 电压输 入／ 输 出端 C ANH、 C ANL的状 态 见 表 1 。C AN 总 线 规定 ， 总 线 在 空 闲期间应呈 隐性 ， 即 C AN 网络 中节 点的缺 省状态 是隐性 ， 这要求 8 2 C 2 5 O的 TX D端 的缺省状态 为逻 辑 1 高电平 。为此 ， 必须通过 R3 确保在不发送数 据或出现异 常情况时 ， TX D端 的状态为逻辑 1 高 电平 。 表 1 TX D与 C ANH、 C ANL的关 系表 1 ． 4总 线 阻 抗 匹 配 C AN总线的末端必须连接 2个 1 2 0 Q的电阻， 它们对总线 阻抗 匹配有着重要 的作用， 不可 省略。 否则， 将大大降低总线数据通信时的可靠性 和抗 干 扰性， 甚至有可能导致无法通信 。 1 ． 5其 它抗干 扰措 施 为提高接 口电路 的抗 干扰能力 ， 还可考虑 以下 措施 1 在 8 2 C 2 5 O的 C ANH、 C ANL端 与 地 之 间 并联 2个 3 0 p F的 小 电 容 ， 以滤 除 总线 上 的 高频 干 扰 ， 防 止 电磁辐射 。 2 在 8 2 C 2 5 0的 C A NH、 C ANL端 与 C AN 总 线之间各 串联 1个 5 Q 的电阻 ， 以限制 电流 ， 保护 8 2 C 2 5 0免受过流冲击 。 3 在 8 2 C 2 5 O 、 6 N1 3 7等集 成 电路 的 电源 端 与 地之间加入 1 个 1 0 0 n F的去耦合电容， 以降低干扰。 2结 语 接 口电路 是 C AN 总线 网 络 中 的 重 要 环 节 ， 其 可靠性与安全性直接影响整个通信网络 的运行。本 文 总结 了 CAN接 口电路 设计 中应 注 意 的 几 个关 键 问题 。只有抓住设计 中的关键 ， 才能提高多接 口电 路 的质量与性能， 确保 C AN总线 网络安全、 可靠地 运行 。 参考文献 E l i 刘大健。 微机化 仪器 仪表 中的总线 隔离 技术 E J ] 。 电测 与仪表 ， 1 9 9 8 5 4 0 。 E e l 杨靖 ， 黄明琪 。 一种新 型通信芯片 Y T 01 0 1 在工业 控 制中的应用初探 [ J ] 。 贵州 大学学 报 自然科学 版 ， 2 0 0 3 4 4 2 6 ～ 4 3 0 。 C a ] 邬宽明。 C AN总线原理和应用系统设计[ M] 。 北京 北 京航空航天大学 出版社 ， 1 9 9 6 。 维普资讯