惡劣電磁環境中的CAN總線接口電路設計

圖2中，光耦芯片中有兩路供電，Vdd3．3V為線路板內部電源，負責光耦與單片機CAN總線控制器通信部分供電。Vcc3．3V為隔離后的3．3 V電源，負責光耦與CAN總線收發器通信部分供電。光電隔離器件兩側所用電源Vdd3．3V與Vcc3．3V必須完全隔離，否則，光電隔離將失去應有的作用。隔離電源Vcc3．3V可通過隔離電源芯片輸出5 V后，再降壓實現。電路中的三極管V1與電阻R2、R3、R6用來控制單片機數據端發送和隔離后CAN總線數據端發送之間的數據傳送：當MCU->CAN為低電平時，三極管V1導通，光耦中ANODE2控制左側發光管發光，將光耦芯片第6引腳VO2拉至低電平；當MCU->CAN為高電平時，三極管V1截止，光耦芯片第6引腳通過R6上拉至高電平，從而實現了數據由MCU->CAN至光耦芯片第6腳的同步傳送。電路中的三極管V2和電阻R1、R4、R5用來實現CAN總線數據端接收到單片機數據端接收的傳送，控制原理同前所述。在該電路中，電阻R3和R4是控制光耦芯片中發光二極管工作電流的重要器件，將直接影響到傳輸成功率，發光二極管導通時工作在7～15 mA區域，推薦工作在10 mA左右。圖3為電源隔離電路，圖中供電電壓為3．3 V，電阻R3和R4參考首選350 Ω，發光二極管工作電流為9．4 mA(VDD1／R3=3．3 V／350 Ω=0．009 4 A)。
電源隔離芯片選用廣州金升陽科技有限公司的IB_LT-1W系列產品，該系列產品是專門針對線路板上分布式電源系統中需要產生一組隔離電源的應用場合而設計的。該隔離芯片是1 W、定電壓輸入、隔離穩定單電壓輸出、SMD封裝的DC-DC模塊電源。該產品適應于下述情況：①輸入電源的電壓比較穩定(電壓變化≤±5％)；②輸入／輸出之間要求隔離(隔離電壓≤1 000 V)；③對輸出電壓穩定度和紋波噪聲要求高。

選用隔離電源芯片的型號為IB0505LT—W75，輸入是由線路板內部DC-DC電源產生的Vdd5V電壓，輸出穩定的隔離Vcc5V，為CAN總線收發器提供電源。產生隔離Vcc5V的具體電路見圖3，圖中L1和L2為小磁珠，可進一步降低系統干擾。隔離Vcc5V產生后，可以通過LDO降壓為前述光耦芯片提供的隔離部分電源Vcc3．3V。

3 CAN總線收發器和外圍電路設計
CAN總線收發器SN65HVDA541-Q1是一款抗干擾能力較強的芯片，該芯片內置過壓保護，CANH、CANL引腳耐壓值范圍-27～40 V，抗瞬態脈沖電壓范圍為-200～200 V。