如何设计一款高可靠性的汽车CAN总线 (1)

CAN总线的应用不仅在工业领域，在汽车电子上的应用更是非常广泛。由于汽车的使用环境相对更复杂、更恶劣，这使得汽车CAN总线非常容易受到外界的干扰，严重时甚至会遭到破坏。所以如何设计一款高可靠性的汽车CAN总线，来保证各个汽车电子设备之间的可靠通讯，是至关重要的。

下图是典型的CAN口电路设计，在CAN transceiver芯片和connector之间会用到共模电感 (Common Mode Choke) 、电容 (CH1,CH2,CL1,CL2,CSPLIT) 、电阻 (RH,RL) 、ESD及过压保护管 (TVS)。


让我们一起来看看这些元器件分别都有什么作用吧！

1. 共模电感 (CMC)

CMC的主要作用是用来抑制共模噪声的。CAN总线是通过差分信号来传输的，共模噪声会对信号质量产生比较大的影响，CMC有很高的共模阻抗以及很低的差模阻抗，所以既可以抑制共模噪声，又不会对差模信号产生影响。

2. 电容 (CH1,CL1,CH2,CL2)

这四颗电容和CMC构成LC的Π型滤波网络，可进一步加强噪声的滤除。

3. 电阻 (RH,RL)

RH,RL的主要作用是阻抗匹配，尤其是在CAN总线线长比较长的时候。为了保证CAN_H和CAN_L的对称性，RH和RL的值必须相同并且尽量选择<1%的高精度电阻。CAN总线的终端电阻为120ohm，所以通常情况下会选择RH=RL=60ohm，功率一般为0.25W。

至于为什么采用120ohm的电阻，在ISO 11898-2的标准中有如下建议：


当然，120ohm只是一个推荐值，在实际应用中可以根据测试结果来进行微调。

4. 电容 (CSPLIT)

CSPLIT与RH,RL构成RC低通滤波器，用来抑制共模噪声。

5. ESD及过压保护管 (TVS)

TVS放置在靠近connector侧，保护后面所有元器件免受ESD、EFT、Surge等的干扰和破坏。这颗TVS比较重要，选型时需要考虑以下要求：

- ESD测试（ISO 10605, IEC 61000-4-2）

- 快速瞬态脉冲测试（ISO 7637-2 pulse 3a/3b）

- 慢速瞬态脉冲测试（ISO 7637-2 pulse 2a）

- 稳压器故障（ISO 16750-2）

- 搭接启动（ISO 16750-2）

- 反向电压（ISO 16750）

OK，开篇就先写到这。下一篇会重点说说上述提到的这些内容，以及相关的TVS选型。