如何提高CAN总线抗干扰能力？这几种方法最有效！

CAN总线在物理层采用的就是差分双绞线传输信号，因此在一定程度上就有抑制共模干扰的能力。但是光是靠差分信号和双绞线抑制干扰总有限度，在某些极端情况（如雷击）下也可能出现不稳定的情况。

 

因此提高CAN总线的抗干扰能力可以使用提高抗共模干扰和差模干扰的方法。

 

常见的共模干扰一般有三种：

（1）外界强电磁环境对双绞线的同时感应：

（2）两方通讯设备并不等电位：
 

（3）双绞线与大地存在比较高的电位差：
 

常见的差模干扰即在回路中存在的电压尖峰、电位跳动等。
 

围绕着上面四点我们就有了应对方案：
 

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带屏蔽层的CAN总线

针对第一种共模干扰：为了避免外界强电磁环境对传输线感应出超过幅值要求的电压，我们可以采用带屏蔽层的双绞线，在金属屏蔽层的保护下，大部分的高频电磁波会被感应成涡流，从而使得大部分电磁波能量转化为热量而不是感应成电压随传输线传播。下图就是一个标准的屏蔽双绞线。

 

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平衡电位

针对第二种共模干扰：采用CAN总线的两方通讯设备一般距离都比较远，因此两方的接地点极有可能存在电位差，为了减小两方的电位差带来的影响，我们可以使得两方的电位相等，具体做法就是使用上述的传输线屏蔽层将两方连接起来，这样为已经产生了的电势差产生的电流提供了一个低阻抗的通路使得两方的电位能快速地平衡。

 

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良好接地

针对第三种共模干扰：在采用了带屏蔽层的双绞线之后，传输线相对于大地的电势也是比较高的，如果屏蔽层没有良好的接地，屏蔽线会不起作用，这种情况我们可以将屏蔽层的地接在两端机壳，并且做好两边机壳的接地，保证两边设备良好的接地，这样将大部分干扰电流尽可能快地导入大地。

 

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针对差模干扰

合理的保护电路可以极大地提高CAN总线接口的抗干扰能力。我们常见的保护电路有TVS钳位电路、旁路滤波电容、气体放电管等，可以使尖峰过充等被上述器件提供的旁路泄放到地，从而保证传输线上的峰值干扰控制在安全范围内。同时还可以增加ESD防护器件，亦可起到静电防护作用。

TVS和GDT组成的保护电路

 

上图是使用到由GDT和TVS组成的保护电路，该保护可分为三级：一级GDT实现大能量泄放，二级电阻进行电流限制，而三级TVS则进行电压钳位。当在接口1、2脚有共模干扰电压时，TVS首先快速响应并导通，芯片总线引脚与CAN_G之间的电压被钳位；电阻对TVS流过的电流进行限流，防止其过功率损坏；GDT最后导通，泄放掉大部分能量，并将残压限制在较低水平。

 

其他抗干扰方式

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增加CAN接口电气隔离

干扰不仅会影响信号，严重时甚至会导致电路板死机或是被烧毁，为了避免地回流烧毁电路板和限制干扰的幅度，CAN接口和电源可以增加隔离。传统的隔离方式是使用分立器件搭建隔离电路，现在多是直接使用隔离收发器用作隔离防护，这样既能降低成本、缩短研发周期，且可靠性更高，能有效提升总线的防护能力。

 

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增大CAN总线双绞程度

CAN总线为了提高抗干扰能力，物理层采用CAN_H和CAN_L差分传输，CAN_H和CAN_L遇到干扰后可以“同上同下”，差分值从而保持不变。

CAN_H和CAN_L需要紧密地绞合在一起。一般情况下，双绞线的双绞程度通常只有33绞/米，而在强干扰场合，为了能达到更好的抗干扰效果，双绞线甚至需要45~55绞/米。另外，线缆对芯截面积、线间电容、屏蔽层电容也有要求。
 

 

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增加信号保护器

隔离只能起一定的阻挡作用，如遇干扰过强、浪涌过高，隔离器件有可能被破坏。这种情况下必须增加防浪涌电路，以此提升防护等级，提高总线抗浪涌群脉冲的能力。

 

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CAN转光纤传输

在遇到干扰比较严重的场合，如存在远程激光、电磁脉冲发生器或出现雷击问题的情况下，可以使用CAN转光纤转换器。采用CAN转换器将信号转换成光纤传输，可以显著提高CAN总线的抗干扰能力，有效避免电磁脉冲、雷击等强干扰。

 

另外，最简单的抗干扰方式其实是远离干扰源，这也是现场比较常用的手段之一。在实际布线中，因空间问题CAN总线不得不与强电混在一起，导致干扰很大，需要尽量保证将强电和弱点分开，尽可能相互远离。若实在无法避开，最好是交叉垂直布线。