CAN 是一个双线差分通信接口，其物理层根据 ISO 11898-2 标准定义。该物理层包含 CAN 收发器和双绞线，后 者将所有的 CAN 节点连接在一起。连接 CAN 收发器和电缆的两条线路被称为 CANH 和 CANL。另外，还建议用 一个分裂终端来端接 CANH 和 CANL 线路，以避免信号反射和高频噪声。图 1-1 展示了典型的

　　ESD有几率发生在任何有外露连接器的系统上，包括 CAN 总线接口。通常，这些连接器在汽车装配和维护时外 露。例如，在装配一辆汽车时，需要将电缆布线与汽车中的控制模块相连，这样当它们穿过工厂时，这些模块上 可能累积过量的电荷。在将这些电缆与装有 CAN 收发器的控制模块相连时，过量的电荷会从电缆流入模块，然后 进入 CAN 收发器。根据工厂的环境条件和处理电缆布线的方式，这些放电可能高达 30kV，并永久地损坏 CAN 收发器，导致车辆无法操作。机修工对汽车执行维护时也有几率发生这种情况，必须先断开连接，然后再重新连接 此电缆布线。简而言之，只要在系统中处理电缆布线，就有发生ESD的风险。

　　许多 CAN 收发器具有内置的 ESD 保护单元，但是为了减小芯片尺寸，它们大多数只能保护到 8kV。如前文所 述，根据不同环境，某些 ESD 冲击可能高达 30kV。因此，需要用外部 ESD 保护二极管来提高系统级的 ESD 性能。以下是在选择正确的 ESD 保护二极管时需要仔细考虑的主要事项和参数：

　　– 二极管的 Vrwm 取决于使用它们的应用。在理想条件下，CAN 总线电压电平在 CANH 的 Vcc（5V 或 3.3V）和 CANL 的 0V 之间摆动。但是，在车辆中有一种取决于电池电压的共模电压。小型车辆将使用 12V 电池，大型车辆，比如 18 轮车，将使用 24V 电池。除了共模电压外，如果汽车电池基本上没有电量， 还会出现不正常的借电启动风险。要正确地借电启动车辆，需将另一辆车的电池与无电电池并连。不了解这 点的人可能会将两个电池串连，将汽车的整体电压加倍。在 12V 电池的情况下，需要用 24V ESD 二极 管，以确保在这种串联借电启动的情况下，它不会烧掉。在使用由两块 12V 单元组成的 24V 电池时，需要 使用一个 36V 二极管，因为这两个电池单元将分别充电。考虑到线路故障和误接线，所有二极管都需要是 双向二极管。

　　– IEC 61000-4-2 标准定义了模拟现实 ESD 冲击的波形，与模拟受控环境中 ESD 事件的人体放电模型 (HBM) 和充电器件模型 (CDM) 等波形相反。因为某些外因（比如湿度和温度）会使 ESD 冲击更加剧 烈，建议至少使用最小接触等级为 15kV 的 ESD 二极管。

　　– ISO 10605 标准定义了一种模拟汽车环境中现实 ESD 冲击的波形。此波形定义了许多不同的电容和电阻组 合，与只需要 150pF/330Ω 的 IEC 61000-4-2 相反。这些组合的最大强度为 330pF/330Ω，这比 IEC 61000-4-2 波形更加强劲。要在严酷的汽车环境中经受住 ESD 冲击，建议 ESD 二极管的最小接触等级为 15kV。

　　– ESD 二极管应具有低电容，以尽可能减少信号衰减。二极管最大许用电容可能因信号速度（LS CAN 与 CAN FD）、收发器电容、网络规模和 CANH 与 CANL 线路上的其他器件（如滤波电容器）而异。通常， 建议将二极管电容保持在 15pF 以下。但是，系统架构师们一直在寻找电容尽可能低的二极管，以尽可能提 高系统的总电容预算。

　　此外，将 ESD2CAN24-Q1 与 TCAN1042V-Q1 CAN 收发器配对使用，演示了它在 12V 汽车环境中提供系统级 ESD 抗扰能力的方法。本实验中使用了两个电路板：一个电路板只有 TCAN1042V-Q1，另一个电路板同时装有 ESD2CAN24-Q1 和 TCAN1042V-Q1。

　　为测量信号完整性，两个电路板都采用 5V 电源，并在 TXD 引脚上强制施加 500kHz (1Mbps) 的数字信号，来模 拟 HS CAN 环境。将一个示波器连接到 CANH（线）、CANL（线）、TXD（线）和 RXD（线），以观察结果。如图 4-2 和图 4-3 中的结果所示，ESD2CAN24-Q1 二极管根本不会降级 CANH 和 CANL 信 号。

　　为测量系统级 ESD 抗扰能力，两个电路板的 CANH 和 CANL 引脚都受到了 +/-30kV ISO 10605 接触脉冲的冲 击。因为 TCAN1042V-Q1 额定只能承受 8kV ISO 10605 脉冲，所以没有二极管的系统出现了故障。采用 ESD2CAN24-Q1 的系统则经受住了冲击，因为 ESD2CAN24-Q1 将脉冲限制在收发器能承受的足够低的电压水 平内。

　　要在汽车环境中正常运行，CAN 总线这种接口需要有很强大的 ESD 保护解决方案。要确保系统不仅不可能会出现 高压瞬变，而且要尽可能减少电容，以实现不受约束的信号传输，选择正真适合的保护二极管是不可或缺的一部分。 TI 的 ESD2CANxx 器件具有高 ESD 等级和低电容，可以为 CAN 总线接口提供出色的 ESD 保护。有关器件建 议，请参阅表 5-1。

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