如何提高隔離接口模塊的ESD抗擾能力

　　改善方法：

　　類似的，在隔離柵并聯(lián)增加一個(gè)電容Cp，可以為來(lái)自控制側(cè)的靜電能量提供一個(gè)低阻抗的路徑。如圖 8，控制側(cè)的靜電能量大部分通過(guò)此電容泄放至PE，從而起到保護(hù)隔離接口模塊的作用。若無(wú)安規(guī)要求，可與Cp并聯(lián)一個(gè)大阻值泄放電阻，如1M，以防靜電積累。

　　圖 8

　　對(duì)于總線側(cè)的靜電，可以在總線側(cè)增加高等級(jí)ESD防護(hù)器件(如TVS管)，靜電能量會(huì)通過(guò)防護(hù)器件泄放至PE，由此來(lái)提高總線側(cè)的靜電能力，如圖 9。TVS選型時(shí)需注意，其導(dǎo)通電壓必須小于隔離接口可承受的最大電壓，同時(shí)大于信號(hào)電壓;在通信速率高、或節(jié)點(diǎn)數(shù)較多時(shí)，也需要注意盡量選取等效電容小的器件，以免影響總線正常通信。

　　圖 9

　　3. 設(shè)備控制側(cè)、總線側(cè)均有接保護(hù)地

　　如圖 10，此狀態(tài)下，設(shè)備控制側(cè)、總線側(cè)都通過(guò)一定方式接入保護(hù)地(PE)。

　　圖 10

　　狀態(tài)出現(xiàn)的可能場(chǎng)景：

　　1. 設(shè)備自身接PE，總線組網(wǎng)后單點(diǎn)接PE。

　　靜電分析：

　　當(dāng)控制側(cè)接口受到靜電放電時(shí)，能量通過(guò)控制側(cè)保護(hù)器泄放至PE1，對(duì)隔離通信接口基本無(wú)影響，如圖 11。

　　圖 11

　　當(dāng)總線側(cè)接口受到靜電放電時(shí)，靜電能量通過(guò)隔離接口模塊內(nèi)部總線側(cè)器件泄放至PE2，如圖 12。若ESD能量超出了接口模塊內(nèi)部總線側(cè)器件的ESD抗擾能力，總線接口則可能損壞。

　　圖 12

　　改善方法：

　　在總線側(cè)增加高等級(jí)ESD防護(hù)器件(如TVS管)，靜電能量會(huì)通過(guò)防護(hù)器件泄放至PE2，由此來(lái)提高總線側(cè)的靜電能力，如圖 13。

　　圖 13

　　u 推薦的實(shí)際應(yīng)用電路：

　　為了滿足上述提到的三種設(shè)備狀態(tài)下，隔離接口模塊均得到有效的靜電保護(hù)，建議進(jìn)行隔離接口設(shè)計(jì)時(shí)，參考圖 14所示電路，增加Cp、Rp以及TVS，提高隔離接口的ESD抗擾能力。注意，若產(chǎn)品有安規(guī)要求，如需要進(jìn)行耐壓測(cè)試、絕緣電阻測(cè)試，則不能增加Rp電阻。

　　圖 14

　　總結(jié)：

　　由于設(shè)備實(shí)際應(yīng)用中會(huì)存在各種不同的狀態(tài)，對(duì)于與上述描述不同的情況，也可按以上的方法進(jìn)行分析，并有針對(duì)性的增加保護(hù)器件，從而達(dá)到提升ESD抗擾能力的作用。廣州致遠(yuǎn)電子有限公司基于多年的總線防護(hù)設(shè)計(jì)積累推出了高防護(hù)等級(jí)隔離模塊——CTM1051(A)HP系列。該系列符合國(guó)際ISO11898-2標(biāo)準(zhǔn)，靜電防護(hù)等級(jí)可達(dá)接觸±8kV，空氣放電±15kV，浪涌防護(hù)可達(dá)±4kV隔離CAN解決方案，具體如下圖15所示，能夠適用于各種惡劣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。應(yīng)用簡(jiǎn)便，即插即用，應(yīng)用原理圖如下圖16所示。

　　圖15 CTM1051(A)HP的EMC性能

　　圖16 應(yīng)用原理圖