利用CAN收發器進步CAN網絡的安全性

抗電磁干擾和低電磁輻射

隨著電磁頻譜的使用率越來越高，各種器件發出的電磁場很可能對其它電子設備造成干擾。從一定程度上說，隨著無線電子技術的發展，電磁干擾題目將更加嚴重而普遍。

每種電子器件都有其自身獨特的電磁特性。任何電路的電感與電容都會產生一定離散頻率下的共模振蕩，這會增強或減弱電磁輻射。

CAN收發器HVD1050在設計與測試時特別考慮了EM的兼容性題目，即使在EM干擾較大的環境下也不會發生故障或性能降低。這里定義的“兼容性”既指本身發出的電磁輻射較小，又指對外部電磁場有較強的抗干擾性。

對網絡應用產品的一個很重要的要求，是它們不會干擾其它鄰近元件或系統的工作。這就要求這些產品具有“低輻射”特性，通常依據系統或電子模塊對該特性的量化要求對這種特性的進行測試。

不平衡的高頻電壓或電流切換將產生EM噪聲。對CAN收發器而言，系統級的輻射性能直接影響收發器特性。具體來說，驅動器在CANH與CANL上的輸出信號通常不匹配，這樣它們的電磁場不滿足幅值相等、方向相反的條件，因此無法差分抵消。這種輸出不匹配（如圖1與圖2所示）在TI數據表中以峰峰值共模輸出電壓VOC（PP）表示，它可看作是差分信令平衡性的性能表征。

共模輸出信號丈量被以為可提供猜測系統級輻射所需的所有信息。通過分析輸出共模信號的時間與頻率表示，就能對輻射情況進行評估。

高抗擾性和ESD保護

與其它差分輸進電路（如運算放大器）一樣，差分接收器的固有性能表征是共模噪聲抑制性能。差分信號對在物理上彼此靠近，因此一般都會受到相同噪聲源的影響，即每條線路上都有共模噪聲。這確保電磁場對每條線路的影響基本相同，雙絞線通過使相鄰環路的電磁場極性相反來消除磁場耦合帶來的差分影響。

在CAN應用中，各種振幅的噪聲都很輕易進進類似天線的總線線路。脈沖馬達控制器、開關電源以及熒光照明等典型的噪聲源都會耦合在總線線路上（圖3）。

假如CAN收發器在設計與測試時沒有考慮抑制耦合噪聲，那么它將受到噪聲的影響，并把噪聲信號誤當作總線上的數據，向控制器發送錯誤的、毫無意義的數據。

TI的CAN收發器HVD1050經過專門的設計與測試，能夠抑制很寬共模工作范圍內（-12V至+12V）的噪聲。差分接收機的抑制耦合噪聲能力很強，這充分說明它的電子與機械設計非常細致，使輸進得到了盡可能理想的匹配。

ESD的產生有四種方式：一是帶電體接觸IC;二是帶電IC接觸接地平面;三是帶電機器接觸IC;四是靜電場產生很高的電介質感應電壓而損壞IC。顯然，ESD的標稱值高不但意味著收發器很魯棒，而且也說明電路設計很魯棒。

市場上其它同類CAN收發器只能提供4kV的ESD保護，而CAN收發器HVD1050在依照JEDEC22A114-B人體模型（HBM）規范進行測試時，可達到8kV的ESD標稱值。由于具有很高的ESD保護性能，HVD1050比其它廠商早期推出的收發器更適用于條件惡劣的電子環境。

故障容限

假如故障節點在總線持續放置一個支配位（dominantbit），則CAN總線操縱器有時會報告所有總線通訊都停止。這種情況之所以發生，要么是由于控制器發生故障，要么是由于收發器輸進（TXD）引腳與相鄰接地（GND）引腳出現了線路斷開、焊球焊接斷開或金屬薄片短路等隨機性題目。

VD1050中的支配超時（dominant-time-out）電路可避免驅動器因軟硬件故障而阻礙網絡通訊。TXD上的下降沿會觸發超時電路。假如電路超時常量所設定的時間已過，而上升沿還沒有出現，那么驅動器的輸出將被禁用，從而使總線脫離膠著支配（stuckdominant）狀態。一旦故障解決，TXD的下一個上升沿使電路復位。

在很多CAN應用中，總線線纜極性反轉、線纜意外破損、總線至電源及接地之間的線路忽然短路等現象經常發生。為避免24V產業總線在實際工作環境下出現上述題目，HVD1050提供從-27V至+40V的短路保護。短路保護可持續任意長時間，以確保設備在故障排除后仍能繼續正常工作。

HVD1050的熱關斷電路還可以提供更多保護功能。假如總線短路，出現過電流，那么HVD1050在過熱情況下將自動封閉器件，以避免損壞內部電路系統。

熱插拔、電源周期與無干擾輸出

假如往網絡增加額外組件，那么通常需要封閉整個網絡，以免出現代價昂貴的系統故障。因此，操縱系統的熱插拔功能對很多CAN應用都大有裨益。

將不上電的模塊直接插進上電的系統中，就是所謂的“熱插拔”。這要求收發器輸出在器件從不上電轉為上電狀態的過程中保持穩定，以便不影響到正在進行的網絡通訊。

目前市場上的眾多CAN收發器在不上電時的輸出阻抗都很低，這使得器件能接收總線上的所有信號，從而導致所有數據傳輸中斷。

為避免出現上述題目，HVD1050的總線引腳在內部被偏置為高阻抗隱性狀態，這樣就能將上電看成已知的隱性狀況，而不會干擾總線正在進行的通訊，此外還能在電路上電、斷電的時候始終保持總線的完整性。總之，由于具有上述特性，HVD1050能大幅進步所有CAN應用的操縱安全性。