基于汽車CAN 總線BCI 共模電壓跌落研究

曹德友， 李郎尼， 李 錢， 伍文超

（溫州長江汽車電子有限公司， 浙江 溫州 325000）

BCI是Bulk Current Injection縮寫， 是機動車電子電器組件的電磁輻射抗擾性限值和測量方法。 一般汽車電子主機廠會要求在BCI注入時測試兩種不同的波形， 分別是連續波 （CW） 與調制幅度為80%的調制波 （AM） 來模擬環境對汽車電子電器組件的干擾。

TVS管 （Transient Voltage Suppressor） 是一種常見的浪涌抑制元件， 它具有響應時間快、 瞬態功率大、 漏電流低、擊穿電壓偏差小及鉗位電壓容易控制等多個優點。 TVS管進行浪涌抑制的原理是當它受到反向高能量沖擊時， 它能以極快的速度 （可達10~12s級）， 將其兩極間的阻抗由高變低， 使兩極間的電壓鉗位于可接受的范圍， 從而有效保護電子設備中的元器件免受浪涌脈沖的損害。

1 CAN總線共模電壓跌落現象

在BCI測試實驗中， 使用示波器測試CAN總線上的共模電壓。 在正常情況下CAN總線上輸出的共模電壓約2.39V（圖1）。 在1~30MHz頻譜掃描注入中， 共模電壓在某特定頻點出現跌落現象， 電壓跌至888mV （圖2）。 本研究就是針對該現象進行實驗、 模擬和仿真， 得出現象原因與解決方案。

圖1 正常情況下共模電壓信號2.39V

圖2 在某一頻點電壓跌落至888mV

2 TVS管簡介

汽車電子產品CAN總線設計中， 我們通常使用TVS管對CAN、 LIN電路進行保護 （伏安特性如圖3所示）。 特別是PESD1CAN （適用CAN電路） 和PESD1LIN （適用LIN電路）較多。 PESD1CAN 是三端器件， 雙向雪崩電壓相同， 為27.8V； PESD1LIN是兩端器件， 雙向雪崩電壓不同， 分別為18.9V與27.8V， 器件結構如圖4所示。

圖3 雙向TVS管IV特性圖

圖4 PESD1CAN（左）和PESD1LIN結構圖（右）

3 共模電壓跌落實驗

第1章中提出了BCI試驗中CAN總線共模電壓跌落問題，經過一系列的實驗， 最終發現共模電壓跌落原因是DUT（Design Under Test） 上TVS管雪崩引起?！?br>