CANバス静電気サージ保護設計
CANバス静電気サージ保護設計
CANバスとは
CANバスは、自動車、産業オートメーション、その他の分野で広く使用されているシリアル通信プロトコルです。これにより、複数のデバイスが通信回線を共有し、データを送信し、信号を制御することができます。CANバスには、CAN 2.0 AとCAN 2.0 Bの2つの異なるバージョンがあります。CAN 2.0 Aは11ビット標準識別子をサポートし、CAN 2.0 Bは29ビット拡張識別子をサポートする。CANバストポロジ構造はバス型、星型、混合型に分けられる。バス型構造が最も一般的で、すべてのノードデバイスが接続されており、バスの両端には終端抵抗が必要です。
サージ保護が必要な理由
CANバスシステムは電磁干渉や電気干渉の影響を受けやすく、伝送エラーやハードウェア障害を引き起こす可能性があります。サージ保護は、これらの干渉を防止するためにCANバス回路に保護回路を導入することができる。CANバス上のサージ保護回路は、吸収、反射、抑制などによりCANバスを保護することができる。
現在、自動車電子におけるEMCテストに関する基準は主に2つに分類されている：
1：電源供給に対する伝導瞬時試験
2：通信インタフェースの静電気、サージ試験
電源試験には、電源遮断によるPulse 1（a）アナログ誘導性負荷の瞬時事象が含まれており、Pulse 2（a）アナログビーム線の誘導性負荷が電流突然遮断による瞬時、Pulse 2（b）アナログ送風機やワイパーモータが運転する電源除去による瞬時、Pulse 3（a）（b）は切替過程による瞬時波、pulse 5電池がパワーダウンする放電負荷の瞬時波が含まれる。
CANバスサージ保護設計の重要性
CANバスの障害は、機械の破損、安全事故、データの損失など、深刻な結果をもたらす可能性があります。そのため、良好なサージ保護設計はシステムの信頼性と安定性を確保するために重要である。同時に、CANバスの運行環境を考慮して、サージ保護設計はまた耐干渉、耐高温、耐振動と高信頼性などの特性を備える必要がある。
一方、人体との接触が頻繁な自動車環境として、静電放電イベント（ESD）、電気過負荷イベント（EOS）、及び電気性高速瞬間イベント（EFT）は自動車の運行過程によく現れ、これは走行中の自動車にとって潜在的な脅威であり、CAN送受信チップは設計時に静電の耐干渉を考慮するが、レベルはシステムレベルのテストの要求にはるかに及ばない、したがって、CAN通信インタフェースの保護設計にとって非常に重要になる。
CANバスサージ保護設計の方法
CANバスサージ保護の方法には、抵抗、容量、TVSダイオード、過渡電圧抑制器などの部品を使用することが含まれる。その中で、TVSダイオードは一般的な保護素子であり、高速応答、低リーク電流、高エネルギー吸収などの利点がある。実際の用途では、特定の用途シーンやニーズに応じて適切なサージ保護方法や部品を選択する必要もあります。
CANバスサージ保護回路の実現
CANバスサージ保護回路は、ディスクリート素子回路と集積回路の2つの方法で実現することができる。その中で、ディスクリート素子回路は複数の独立した部品から構成され、カスタマイズ性が強く、メンテナンスとアップグレードが便利であるなどの利点がある、集積回路は複数の部品を1つのチップに集積し、体積が小さく、消費電力が低く、コストが低いなどの利点がある。実際の応用においては、具体的な応用シーンと需要に応じて適切な回路実現方法を選択する必要がある。
CANバスサージ保護設計の例
本文では、読者がよりよく理解するのを助けるために、一般的なCANバスサージ保護回路の例を紹介します。例えば、CANバスシステムにおける電気干渉問題に対して、容量フィルタ回路、RCフィルタ回路などを用いてサージ保護を行うことができ、電磁干渉問題については、TVSダイオード、過渡電圧抑制器などの部品を用いてサージ保護を行うことができる。
ESDデバイスの配置提案
a）設備をできるだけ入力端またはコネクタに近づける。
b）装置と保護された回線との間の経路長を最小化する。
c）並列信号経路を最小限に保つ。
d）保護された導体が保護されていない導体と並列に動作することを回避する。
e）すべてのプリント基板（PCB）の導電回路を最小化し、電源と接地回路を含む。
f）対地の過渡的な戻り経路長を最小化する。
g）共有された過渡的な戻り経路を共通接地点に使用することを避ける。
h）できるだけ地表面、多層プリント配線板を使用し、地面貫通孔を使用する。
まとめ
本文はCANバスサージ保護の重要性、設計方法と実現方法をまとめた。本文は読者がCANバスサージ保護をよりよく理解し、実際の応用においてシステムの信頼性と安定性を高めるのに役立つことを望んでいる。また、CANバスサージ保護設計を行う際には、システムの動作環境と応用シーンを十分に考慮し、適切なサージ保護方法と部品を採用する必要があることに注意してください。