3.3VCC供電下實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的HS-CAN通信

　　電磁兼容性

　　CAN應(yīng)用中滿足電磁兼容性(EMC)要求是設(shè)計中所面臨的挑戰(zhàn)，特別是收發(fā)器采用開關(guān)電源調(diào)節(jié)器供電時。CAN系統(tǒng)的電纜是實際應(yīng)用中需要關(guān)注的問題，因為CAN_H和CAN_L引腳連接至總線網(wǎng)絡(luò)，總線網(wǎng)絡(luò)涉及整個汽車的運轉(zhuǎn)。如果不夠謹(jǐn)慎，可能遇到干擾或產(chǎn)生干擾信號，通過CAN電源傳遞到收發(fā)器，進(jìn)而注入整個總線，對相鄰電纜產(chǎn)生干擾。這些干擾會造成通信錯誤或系統(tǒng)的其它控制單元出現(xiàn)故障。考慮到上述因素，我們對采用MAX683電荷泵供電的MAX13041進(jìn)行了EMC測試，并與由標(biāo)準(zhǔn)5V電源供電的MAX13041的EMC性能進(jìn)行對比，觀察電荷泵對EMC干擾的影響。在此，我們將考慮兩個方面：電磁干擾抑制(EMI)和電磁輻射(EME)。

　　抗擾性測試

　　ISO 11452規(guī)范給出了幾種針對RF干擾抑制能力測試的方法，包括：大電流注入(BCI)、橫向電磁波箱(TEM-cell)、帶狀線以及直接射頻功率注入(DPI)。

　　我們采用DPI進(jìn)行測試，原因是該方法具有高重現(xiàn)性(由于采用定義完善的測試板)和相對低的測試成本。DPI測試原理是向總線電纜注入特定交流電壓，該電壓可以經(jīng)過調(diào)制，也可以未經(jīng)調(diào)制，然后檢測收發(fā)器RXD引腳傳輸數(shù)據(jù)信號的完整性。這種方法還有助于比較不同供應(yīng)商的設(shè)計;此外，它利用獨立實驗室(例如，IBEE-Ingenieur Buereo fuer industrielle Elektronik)測試CAN收發(fā)器。

　　測試裝置

　　測試裝置(圖3)包括三個同樣的收發(fā)器，焊接到指定的PCB，其中一片采用MAX683電荷泵供電。節(jié)點1作為發(fā)送器，用于模擬在所有收發(fā)器的Rx_輸出端接收、監(jiān)測到的CAN信息的位模板。Rx1至Rx3輸出以及Tx1輸入端的RF去耦均采用1kΩ電阻。每片收發(fā)器IC的VCC和VBAT電源端均采用陶瓷電容(C=100nF)去耦。喚醒引腳的電阻值為33kΩ。通過把EN引腳和低電平有效STB引腳置高，可將器件置于正常工作模式。節(jié)點1的VCC電壓由MAX683電荷泵提供，MAX683由3.3V供電。3.3V電源還用于收發(fā)器節(jié)點1的VI/O電源。

　　通過跳線選擇電阻R1或R2，可使電荷泵在跳頻模式和固定頻率模式(CFM)之間切換。電荷泵開關(guān)頻率通過59kΩ的R3電阻設(shè)置為2MHz。電荷泵的輸出電容C1為4.7mF、飛電容C2為220nF，并且輸入IN引腳通過470nF電容去耦。測試電路中，總線終端匹配通過60Ω的R4電阻中間端接實現(xiàn)。R5/R6 = 120Ω、C3/C4 = 4.7nF并聯(lián)的RC組合構(gòu)成對稱的RF耦合/去耦。外部3.3V、5V以及12V電源由標(biāo)準(zhǔn)電源提供，由濾波網(wǎng)絡(luò)濾波。

　　測試步驟

　　測試中MAX13041 CAN收發(fā)器置于常規(guī)工作模式，電荷泵采用固定頻率模式測試一次，并采用跳頻模式再測試一次。第一次測試中所有收發(fā)器均采用標(biāo)準(zhǔn)的VCC=5V電源供電。模板發(fā)生器產(chǎn)生占空比為50%的方波，模擬節(jié)點1 TXD引腳的250kb/s CAN信號(數(shù)據(jù)保持在固定的0-1-0交替信號)。RF輸入(HF1)上的HF發(fā)生器在CAN電纜上注入特定頻率、功率相當(dāng)于36dBm的調(diào)幅(AM)交流電壓，用于模擬干擾。為評估干擾抑制能力，用示波器監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)中所有三個收發(fā)器的RX信號，比較它們在干擾信號下對TXD信號的影響。有效模板所允許的最大電壓偏差為±0.9V，最大時間偏差為±0.2ms，利用該模板驗證TXD信號波形。

　　如果測試結(jié)果達(dá)到了失效水平(例如，收發(fā)器的RX信號超出有效模板窗口)，則將RF注入功率降低0.2dBm，并重復(fù)同一測試(以特定的頻率等級)，直到失效判據(jù)無效為止;隨后記錄當(dāng)前的功率值并調(diào)節(jié)至下一個頻率等級，該測試的頻率范圍為10MHz至100MHz。