如何设计一款高可靠性的汽车CAN总线（二）

让我们继续上次的话题 Let's go！

1. ESD测试 

(ISO 10605, IEC 61000-4-2)

ESD可能会发生在车辆安装和维修时CAN连接器的手动插拔，以及车辆在行驶过程中，电路噪声耦合到CAN总线等情况，具体取决于CAN总线在车辆内部的位置以及排布情况。测试标准主要参考ISO 10605和IEC 61000-4-2, ISO 10605中详细描述了汽车环境中ESD测试的设备，条件以及判定标准：

(1) DUT（被测物体）

(2) ESD gun（静电枪）

(3) ESD generator（静电发生器）

(4) ESD GND（接地）

另外，大家所熟知的IEC 61000-4-2虽然涵盖的是除汽车以外的其他行业，但它仍可作为汽车行业ESD测试的参考标准。

ESD测试分为两种模式，接触放电 (contact discharge) 和空气放电 (air discharge) ，两者都是由ESD generator产生标准的波形和能量，然后通过ESD gun施加到DUT上来进行测试的。

Contact discharge（接触放电）：ESD gun需直接接触到DUT后，再放电进行测试。接触放电需使用如下图的枪头，头部是尖尖的，方便直接接触到DUT。

Air discharge（空气放电）：ESD gun以恒定的速度接近DUT，在未直接接触到DUT时通过空气放电进行测试。空气放电需使用如下图的枪头，头部比较圆润，方便在接近DUT的过程中放电。

ESD gun的模型如下图所示，先通过高压给电容C充电，然后切换开关，电容C通过电阻R给DUT放电来进行测试。

很显而易见的是，ESD测试的严苛程度取决于RC网络。因此，ISO 10605标准中根据产品在车辆中不用的使用场景，定义了不同的RC网络。在下表中，RC网络按照严苛程度进行了排名（排名越高，代表越严苛）：

不同的产品需要按照不同的使用场景，选择相对应的RC网络来进行ESD测试。

2. 快速瞬态脉冲测试 

(ISO 7637-3 pulse 3a/3b)

这个测试是模拟由于电池总线上继电器打开或关闭过程中的弹跳而产生的的电压瞬变，这些电压瞬变会被耦合到CAN总线上。测试波形如下图所示：

pulse 3a是负向的脉冲；pulse 3b是正向的脉冲。这项测试一共有4个等级，Level I, II, III, IV区别是Us的值不同，上图是最严格的Level IV的测试条件，测试时间一般为10分钟。CAN总线需要可以耐受住这个测试，在实验结束后无任何异常或损坏。

3. 慢速瞬态脉冲测试 

(ISO 7637-3 pulse 2a/2b)

有快就有慢，慢速瞬态脉冲测试是模拟由于断开大电感负载（例如：风扇电机、空调压缩机等）而发生的电压瞬变，这些电压瞬变会被耦合到CAN总线上。测试波形如下图：

这个测试中对Us的定义比较复杂，所以单列了一个表格如下：  

- DCC: Direct capacitive coupling（直接电容耦合）

- ICC: Inductive coupling clamp（电感耦合钳）

DCC和ICC是两种不同的测试方法，所以对应不同的Us电压。其实pulse 3a/3b也同样有DCC和ICC这两种测试方法，只不过对应的Us测试电压是相同的，所以不用做区分。这项测试同样也有4个级别，Level I,II,III,IV区别是Us的值不同，上图是最严格的Level IV的测试条件，测试时间一般为5分钟。CAN总线需要可以耐受住这个测试，在实验结束后无任何异常或损坏。

4. 稳压器故障 (ISO 16750-2)

这个测试模拟的是当车辆发电机稳压器发生故障时，电源线产生超过正常工作的电压，这个电压可能会被耦合或者直接搭接到CAN总线上。ISO 16750-2中对这个测试的描述可以总结为如下表格：

CAN总线需要可以耐受住这个测试，在实验结束后无任何异常或损坏。

5. 搭接启动 (ISO 16750-2)

这个测试仅针对12V乘用车，模拟使用24V商用车的电池（或者24V的备用电源）来启动12V乘用车时的场景。此时车上所有ECU需要承受24V的高电压，并且该电压会耦合或者直接搭接到CAN总线上。测试示意图如下：

ISO 16750-2中对这个测试的描述可以总结为如下表格：

CAN总线需要可以耐受住这个测试，在实验结束后无任何异常或损坏。

6. 反向电压 (ISO 16750)

在车辆维修，备用电源启动车辆，给车辆更换新电池等场景下，可能会因为人为的疏忽而发生电池接反的错误。这个实验模拟的就是这种异常情况，并且该异常电压会耦合或者直接搭接到CAN总线上。测试示意图如下：

ISO 16750中对这个测试的描述可以总结为如下表格：

CAN总线需要可以耐受住这个测试，在实验结束后无任何异常或损坏。OK, 这期把所有测试相关的内容都梳理完了，由于文字和图片的内容太多，TVS的选型只能再放到下期了。