CAN-bus起源于轿车总线，现在被广泛使用于环境杂乱的工业现场，因而必要的总线防护是主板及设备安全的重要保障。今日这儿跟说一说CAN总线防雷防护规划。
从广义上讲防雷包含两个概念，一是防雷击二是防浪涌。雷击是雷雨云中电荷瞬间开释的现象，它能在周围引起高能、瞬变的电场及磁场。浪涌包含浪涌电流、浪涌电压，它是指电路中瞬间呈现超越正常作业电压、电流的现象，如图1，雷击又可分为直击雷、非直击雷，直击雷是雷电直接效果到物体上，非直击雷则是经过电磁场感生出电动势、电流效果到物体上 ，两者都能发生浪涌电压、浪涌电流。
图1 电压浪涌
CAN总线物理层传输介质一般为铜制双绞线，简单遭到电磁场的搅扰。CAN收发器归于弱电元器材，对电压电流的冲击毫无抵抗力，因而杂乱工业现场CAN总线的防雷规划十分必要。CAN总线防雷要从两方面下手，一是CAN收发器处，即接口防护。二是物理介质处，即传导防护。防护的思路首要是屏蔽搅扰、供给泄放通道、阻隔维护。
一、接口防护
CAN的接口防护一般是在收发器外加阻隔维护器材，如光耦、磁耦等。为接口规划便利，咱们能够运用一体化的收发器模块。比较于单个的收发器芯片，模块化的产品环境适应性更强。图2是超小体积、阻隔型CAN收发模块，这种模块能够挂载到CAN总线上，具有高达2500VDC阻隔耐压值。
图2 阻隔型CAN收发模块及使用电路
依据经历，阻隔型模块在简单遭受大能量雷击的场合作业时，仍需求加更高等级的防护电路，维护模块不被损坏以及总线的牢靠通讯。常用的器材有GDT、TVS以及共模电感。如图3所示，GDT被放置于接口最前端，供给榜首级的雷击浪涌防护。当雷击、浪涌发生时，GDT瞬间到达低阻状况，为瞬时大电流供给泄放通道，将CAN_H、CAN_L间电压胁迫在二十几伏范围内。后端的TVS供给第二级浪涌防护，详细标准可依据需求挑选。
图3 高防护CAN接口电路
上述引荐的接口电路尽管能够供给有用的防护，可是需求引进较多的电子器材，这也就意味着接口电路将占用更多的PCB空间，若器材参数挑选不合适易形成EMC问题。有没有更简练的防护规划呢?可挑选引进专业的浪涌按捺器，这种小体积模块选用灌封资料，具有高防护等级要求。
以SP00S12模块为例，它能够满意 IEC/EN61000-4-5 ±4KV 浪涌等级要求，可用于各种信号传输体系，按捺雷击、浪涌、过压等有害信号，对设备信号端口进行维护，十分适合于CAN、 RS-485 等通讯范畴的浪涌防护。以共模浪涌测验为例，在SP00S12输入端加载4KV、 1.2/50μs 浪涌电压(图4)，在输出端测验压降已被下降至17.1V(图5)。
图4 输入端电压波形4KV
图5 输出端波形电压17.1V
图6是一个 CAN节点电路规划，在收发器与CAN总线间增加 SP00S12，可使 CAN 信号端口轻松满意 IEC61000-4-5 ±4KV 的浪涌等级要求。
图6 浪涌按捺器的使用
除此之外，咱们还有更好的挑选，如图7选用一体化的高浪涌防护阻隔 CAN 收发器能够彻底替代阻隔CAN收发器与浪涌按捺器的组合。此计划将最大极限简化电路规划、节约PCB空间、下降产品成本。它能够防护4KV浪涌、15KV静电的一起还具有极佳的EMC特性。
图7 极简阻隔计划
传导防护
传导防护首要是在传输线上进行的。CAN总线的数据传输介质一般为双绞线，它首要的效果是抗低共模搅扰，可是在面临浪涌、雷击等状况时不只没有防护效果，反而易形成节点设备的损坏。因而，具有室外环境、长传输间隔、多节点设备特色的总线一般都要加阻隔防护功用的网桥、中继器，如图8。当用户的CAN总线遭到强搅扰导致死机或许损坏，接上该系列产品后，能够阻隔搅扰维护设备正常运转。优异的网桥及中继器具有2500VDC、±8KV静电等级的防护才能。
图8 网桥防护计划
有没有办法能彻底解决雷击形成的危险呢?答案是必定的，只需数据的传输不依赖电信号就能彻底阻隔掉雷击的损害。咱们能够把CAN总线室外的部分或许说简单遭到搅扰的部分运用光信号传输，这种办法现在现已广泛使用于高速铁路、地铁、煤矿、医疗、航空航天、楼宇安防、电梯操控等场合。
图9 CAN转光纤防护计划
