提高CAN总线的抗干扰能力-智车联盟

在电动汽车中存在许多大功率设备，如逆变器、电机、充电机等，它们在工作过程中产生大量干扰信号，它们会影响车内的CAN通信网络，严重情况下甚至损坏CAN总线上的节点。因此必须提高CAN总线节点的抗干扰能力，以保证整个CAN网络正常运行，本文就来讨论一下CAN总线节点抗干扰的几种措施。

1. CAN接口增加电气隔离措施

干扰不但影响总线信号质量，严重的情况下甚至导致节点死机或烧毁，所以为接口增加隔离措施是抗干扰的第一步。隔离的主要目的是避免地回流烧毁电路板和限制干扰信号幅度。未隔离时，两个节点的地电位不一致，导致有地环路电流，产生共模信号，如下图所示。CAN的抗共模干扰能力是-12～7V，超过这个差值则出现错误，如果共模差超过±36V，烧毁收发器或者电路板。

2. 使用屏蔽线

使用带屏蔽层的导线，可以抵抗电场干扰，相当于整个屏蔽层是一个等势体，避免信号线受到干扰。图2所示为一个标准的屏蔽双绞线，CANH和CANL通过铝箔和无氧铜丝屏蔽网包裹。需要注意总线与接插件的连接，在连接处允许有小于25mm的电缆不用双绞。

在CAN网络中，由于节点之间距离较远，基本都采用屏蔽层单点接地的方法，在总线上找一点将屏蔽层用导线连接到地，该点应该是受干扰最小的点，同时位于网络中心附近。

3. 提高CAN总线双绞程度

CAN总线为了提高抗干扰能力，采用差分传输。差分传输的最大优点就是两根数据线上的干扰基本同步，可以“同上同下”，最后两根线上的电压差分值保持不变。

CANH和CANL紧密地绞在一起，通常双绞线只有33绞/米，而在强干扰场合，双绞程度要到45～55绞/米才能达到较好的抗干扰效果。另外线缆的芯截面积要大于0.35～0.5mm²，CAN_H对CAN_L的线间电容小于75pF/m，如果采用屏蔽双绞线，CAN_H(或CAN_L)对屏蔽层的电容小于110pF/m。

4. 增加端口保护器件

增加端口保护器件，提高节点抵抗浪涌、快速瞬变脉冲群、静电放电等干扰的能力。一般来说CAN接口芯片都会内置EMC保护器件，但防护等级不会太高。如果要提高整个电路的抗干扰能力，就需要外置端口防护器件，如TVS二极管、静电二极管等。选取不同防护等级的器件可以为电路提供不同的防护等级，在电路设计中根据实际电磁环境灵活选择。

5. CAN总线远离干扰源

远离干扰源是最简单的方法，如果总线与干扰源距离大于0.5米，干扰基本就消失了。可是在实际布线中，经常遇到空间太小而不得不和强电混在一起，如图为某新能源汽车的驱动系统，CAN线与驱动线混在一起，结果导致干扰很大。只要与CAN并行的驱动线，具备2A/秒的电流变化，就会耦合出强磁场而导致CAN线上出现干扰脉冲。所以CAN线必须要和电流会剧烈变化的线缆远离。比如继电器、电磁阀、逆变器、电机驱动线等。