各位工程師對于CAN與RS-485總線(xiàn)并不陌生并且能快速搭建隔離電路,但可能仍會(huì )遇到通訊異�；驌p壞的情況,這是什么原因導致?這可能是由于隔離后接地錯誤導致,本文先為大家介紹隔離后接地的ESD作用機理。
 
前言

為保證總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的通訊穩定性,通訊接口通常會(huì )做隔離,隔離的主要目的:
安規考慮:保護設備及人身安全,隔開(kāi)潛在的高壓危險;
提高通信的穩定性:消除地電勢差的影響;
提高器件的可靠性:消除地環(huán)路影響;
低耦合:提高系統間的兼容性;
 
隔離接地的原理

總線(xiàn)增加隔離固然可以保證總線(xiàn)穩定可靠地通信,但是帶隔離通信接口的設備,在復雜的環(huán)境或安裝狀態(tài)下,接口會(huì )表現出完全不同的ESD特性,了解ESD對接口的影響機理,才能有針對性地增加保護器件,提升隔離接口的ESD能力。下面以帶有隔離CAN或RS-485通信接口為例,對常見(jiàn)的設備狀態(tài)下,ESD的作用機理進(jìn)行分析,并提出相應的改善措施。
 
1、總線(xiàn)側懸空此狀態(tài)下,設備控制側有接入保護地(PE),總線(xiàn)側參考地懸空,與PE無(wú)任何連接,如下圖。

接下來(lái)進(jìn)行分析:

假設控制側均做了足夠的保護措施,當控制側接口受到靜電放電時(shí),能量通過(guò)控制側保護器泄放至PE,對隔離通信接口基本無(wú)影響,如下面左圖;
 
當總線(xiàn)接口受到靜電放電時(shí),由于總線(xiàn)側懸空,能量只能通過(guò)隔離柵的等效電容Ciso進(jìn)行泄放,由于Ciso非常小,僅有幾皮法至十幾皮法,Ciso被迅速充電,兩端電壓Viso會(huì )非常高,幾乎等同于放電電壓,電壓全部施加在隔離接口模塊的隔離柵,若電壓超出了隔離柵的電壓承受范圍,則會(huì )導致內部隔離柵損壞,如下面右圖。
 
注意:對于一般的隔離接口模塊,隔離柵可承受的靜電放電電壓只有4kV,對于更高等級的6kV或8kV的靜電來(lái)說(shuō)是非常脆弱的,極易出現損壞情況。

2、設備控制測懸空此狀態(tài)下,設備控制側有接入保護地(PE),總線(xiàn)側參考地懸空,與PE無(wú)任何連接。此狀態(tài)下,設備控制側參考地懸空,與PE無(wú)任何連接,總線(xiàn)側有接入保護地(PE),如下圖。

接下來(lái)進(jìn)行分析:

當總線(xiàn)側接口受到靜電放電時(shí),靜電能量通過(guò)隔離接口模塊內部總線(xiàn)側器件泄放至PE,但若ESD能量超出了接口模塊內部總線(xiàn)側器件的ESD抗擾能力,總線(xiàn)接口則可能損壞,如下面左圖;
 
當控制側接口受到靜電放電時(shí),由于控制側懸空,能量只能通過(guò)隔離柵的等效電容Ciso進(jìn)行泄放,由于Ciso非常小,兩端電壓Viso會(huì )非常高,電壓全部施加在隔離接口模塊的隔離柵,若電壓超出了隔離柵的電壓承受范圍,則會(huì )導致內部隔離柵損壞,如下面右圖。