CAN FD नेटवर्क में विद्युत चुम्बकीय संगतता विश्लेषण

CAN बस तकनीक तेजी से व्यापक होती जा रही है। हालाँकि, औद्योगिक उपकरण और औद्योगिक स्वचालन जैसे क्षेत्रों में गंभीर विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप के कारण, सामान्य CAN बस संचार सुनिश्चित करना विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। यह आलेख उच्च गति CAN FD ट्रांससीवर्स का उपयोग करके बस नेटवर्क में विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप के कारणों का विश्लेषण करेगा, साथ ही सुधार के लिए विशिष्ट समाधान भी।

CAN FD नेटवर्क में विद्युत चुम्बकीय संगतता विश्लेषण

इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों के डिजाइन में, विद्युत चुम्बकीय संगतता (ईएमसी) प्रदर्शन का सिस्टम पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है और यह इसके सामान्य और स्थिर संचालन के लिए महत्वपूर्ण है। इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों की विद्युत चुम्बकीय संगतता पर अनिवार्य प्रतिबंध दुनिया भर में पहले ही लागू किए जा चुके हैं, और ईएमसी प्रदर्शन उत्पाद की गुणवत्ता का एक प्रमुख संकेतक बन गया है।

विद्युतचुंबकीय अनुकूलता मुख्य रूप से दो पहलुओं को शामिल करती है: एक है उत्पाद द्वारा उत्पन्न प्रतिकूल विद्युतचुंबकीय हस्तक्षेप, जिसे विद्युतचुंबकीय हस्तक्षेप उत्सर्जन (ईएमआई) के रूप में जाना जाता है; दूसरा उत्पाद की बाहरी विद्युत चुम्बकीय संकेतों के प्रति संवेदनशीलता है, जिसे विद्युत चुम्बकीय संवेदनशीलता (ईएमएस) के रूप में जाना जाता है। हस्तक्षेप स्रोत, युग्मन पथ और संवेदनशील उपकरण विद्युत चुम्बकीय संगतता के तीन आवश्यक तत्व हैं, और किसी को भी छोड़ा नहीं जा सकता है।

विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप संकेतों को दो मार्गों से जोड़ा जा सकता है: संचालित और विकिरणित। युग्मन तंत्र के आधार पर, हस्तक्षेप को सामान्य {{1}मोड हस्तक्षेप और विभेदक{2}मोड हस्तक्षेप में वर्गीकृत किया जाता है। सामान्य -मोड हस्तक्षेप सभी सिग्नल लाइनों (सिग्नल लाइनों, डेटा लाइनों और पावर लाइनों सहित) और जमीन के बीच होता है, जबकि अंतर{5}मोड हस्तक्षेप सिग्नल लाइनों के बीच होता है।

विद्युत चुम्बकीय संगतता (ईएमसी) में सुधार के उपाय तीन श्रेणियों में आते हैं: इलेक्ट्रॉनिक उपकरण के ईएमसी प्रदर्शन को बढ़ाना, विकिरणित युग्मन को दबाने के लिए परिरक्षण तकनीक का उपयोग करना, और संचालित युग्मन को दबाने के लिए अलगाव को नियोजित करना।

1. ईएमसी डिज़ाइन

मास्टर और स्लेव सर्किट बोर्ड का डिज़ाइन सिस्टम के ईएमसी के लिए महत्वपूर्ण है, और एक सर्किट बोर्ड की विद्युत चुम्बकीय विकिरण उत्सर्जित करने और प्राप्त करने की क्षमता अक्सर सुसंगत होती है। इसलिए, हस्तक्षेप के प्रति सर्किट बोर्ड की प्रतिरोधक क्षमता में सुधार करने से इसके विद्युत चुम्बकीय उत्सर्जन में भी कमी आती है। पीसीबी ईएमसी डिज़ाइन में प्रमुख कारकों में निम्नलिखित शामिल हैं:

घटक चयन और लेआउट

अच्छे ईएमसी प्रदर्शन वाले घटकों का चयन करें और जब भी संभव हो सतह माउंट पैकेजिंग को प्राथमिकता दें। भागों के बीच लीड की लंबाई को कम करने के लिए संबंधित घटकों को यथासंभव करीब रखते हुए, घटकों को तार्किक रूप से व्यवस्थित करें। विशेष रूप से, माइक्रोकंट्रोलर्स और CAN नियंत्रकों के लिए घड़ी स्रोत के रूप में काम करने वाले क्रिस्टल ऑसिलेटर्स को विनिर्देशों के अनुसार रखा जाना चाहिए; अन्यथा, वे दोलन करने में असफल हो जायेंगे।

ग्राउंड प्रतिबाधा को कम करने के लिए उचित ग्राउंड लेआउट

जमीनी क्षमता सभी संकेतों के लिए संदर्भ क्षमता के रूप में कार्य करती है। आदर्श रूप से, पीसीबी पर सभी ग्राउंड पॉइंट समान क्षमता पर होने चाहिए; हालाँकि, जमीनी प्रतिबाधा के कारण, जमीनी बिंदुओं के बीच संभावित अंतर मौजूद हैं। इसलिए, ज़मीनी प्रतिबाधा को यथासंभव कम किया जाना चाहिए। सबसे प्रभावी तरीका बीच में एक समर्पित ग्राउंड प्लेन के साथ मल्टीलेयर बोर्ड का उपयोग करना है।

विद्युत आपूर्ति को स्थिर करना

आदर्श स्थितियाँ, जैसे लॉजिक गेट आउटपुट स्थिति संक्रमण के दौरान क्षणिक प्रभाव और बिजली लाइन प्रतिबाधा की उपस्थिति, अनिवार्य रूप से बिजली आपूर्ति लाइनों में शोर लाती है। यह शोर न केवल असामान्य सर्किट संचालन का कारण बनता है बल्कि महत्वपूर्ण विद्युत चुम्बकीय विकिरण भी उत्पन्न करता है। विद्युत लाइनों के अधिष्ठापन और प्रतिबाधा को कम करने के लिए विद्युत लाइन जाल का उपयोग करने के अलावा, भंडारण कैपेसिटर का भी उपयोग किया जा सकता है।

2. विद्युत चुम्बकीय विकिरण और विद्युत चुम्बकीय परिरक्षण

विद्युतचुंबकीय संगतता समस्याओं के समाधान के लिए विद्युतचुंबकीय परिरक्षण प्रमुख तरीकों में से एक है। यह सर्किट के सामान्य संचालन में हस्तक्षेप नहीं करता है और सर्किट संशोधन की आवश्यकता नहीं होती है। एक ढाल की प्रभावशीलता को उसके परिरक्षण प्रदर्शन से मापा जाता है, जिसमें दो घटक होते हैं: प्रतिबिंब हानि और अवशोषण हानि। ढाल की विद्युत निरंतरता बनाए रखना इसकी प्रभावशीलता के लिए महत्वपूर्ण है। CAN बस केबल विकिरण और हस्तक्षेप प्राप्त करने दोनों के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होते हैं।

एक मुड़ी हुई -जोड़ी केबल में दो तारों के बीच का लूप क्षेत्र बहुत छोटा होता है, और किन्हीं दो आसन्न लूपों में प्रेरित धाराएँ विपरीत दिशाओं में होती हैं, जिससे एक दूसरे को रद्द कर दिया जाता है। मुड़ी हुई जोड़ी केबल में मोड़ जितना कड़ा होगा, यह प्रभाव उतना ही अधिक स्पष्ट होगा। नेटवर्क सिस्टम में दो CAN बसों के बीच क्रॉसस्टॉक को कम करने के लिए, प्रत्येक जोड़ी मुड़ी हुई - जोड़ी केबल को अलग से परिरक्षित किया जाना चाहिए, और केबल में किसी भी अप्रयुक्त कंडक्टर को सिग्नल ग्राउंड से जोड़ा जाना चाहिए।

घुमा घनत्व बढ़ाएँ; ढाल को जमींदोज करो

3. संचालित हस्तक्षेप और सिग्नल अलगाव

सामान्य सिस्टम ऑपरेशन के दौरान, महत्वपूर्ण संचालित हस्तक्षेप उत्पन्न करने वाले घटकों में स्विचिंग बिजली आपूर्ति, सर्वो ड्राइव और I/O नियंत्रण डिवाइस शामिल हैं। हालाँकि, सबसे हानिकारक प्रकार का हस्तक्षेप क्षणिक हस्तक्षेप है, जो छोटी अवधि, उच्च आयाम और कम शक्ति की विशेषता है।

क्षणिक हस्तक्षेप के रूपों में शामिल हैं: मोटर की स्थिति बदलने पर उत्पन्न होने वाले तेज़ विद्युत पल्स समूह; बिजली गिरने या केबलों पर तेज़ बिजली स्विचिंग के कारण उत्पन्न उछाल; और इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज (ईएसडी) इंडक्शन। संचालित हस्तक्षेप मुख्य रूप से सामान्य मोड है, हालांकि कुछ अंतर मोड हस्तक्षेप भी होता है। CAN बस संचार की विश्वसनीयता सुनिश्चित करने के लिए सिस्टम में उपयोग किए जाने वाले EMC उपायों में शामिल हैं: सिग्नल रक्षक, क्षणिक वोल्टेज सप्रेसर (TVS) डायोड, पृथक ट्रांसीवर और ऑप्टिकल आइसोलेशन।

सिग्नल रक्षक

बाहरी समर्पित सिग्नल रक्षक हस्तक्षेप को खत्म करते हैं; उदाहरण के लिए, ZF-12Y2 हस्तक्षेप को अवशोषित करता है, और CANFDbridge एक आइसोलेटर के रूप में कार्य करता है।

सिग्नल रक्षक और CANFDBridge अलगाव

क्षणिक वोल्टेज सप्रेसर (टीवीएस)

बिजली गिरने या इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज के कारण होने वाले उच्च वोल्टेज उछाल से केबलों को बचाने के लिए ट्रांसिएंट वोल्टेज सप्रेसर्स सिग्नल लाइन और सिग्नल ग्राउंड के बीच समानांतर में जुड़े होते हैं। जब टीवीएस में वोल्टेज एक निश्चित सीमा से अधिक हो जाता है, तो डिवाइस तेजी से संचालन करता है, जिससे वृद्धि ऊर्जा नष्ट हो जाती है और वोल्टेज आयाम एक विशिष्ट सीमा तक सीमित हो जाता है।

पृथक ट्रांसीवर

अलगाव, संचालित हस्तक्षेप को संबोधित करने के लिए एक आदर्श समाधान है, जो उत्कृष्ट विद्युत इन्सुलेशन और हस्तक्षेप प्रतिरक्षा प्रदान करता है। एक पृथक ट्रांसीवर का चयन करते समय, ट्रांसमिशन विलंब प्राथमिक विचार होना चाहिए, क्योंकि यह बस की ट्रांसमिशन दूरी और गुणवत्ता दोनों को प्रभावित करता है। इंटरफ़ेस ट्रांसीवर सर्किट को डिज़ाइन करने के लिए चुंबकीय रूप से पृथक CTM5MFD का उपयोग करने की अनुशंसा की जाती है।

ऑप्टिकल अलगाव

संचालित हस्तक्षेप समस्याओं के समाधान के लिए ऑप्टिकल अलगाव एक आदर्श समाधान है, क्योंकि यह उत्कृष्ट विद्युत इन्सुलेशन और हस्तक्षेप प्रतिरक्षा प्रदान करता है। ऑप्टोकॉप्लर्स का चयन करते समय, दो मापदंडों पर विचार किया जाना चाहिए: प्रसार विलंब और सामान्य -मोड अस्वीकृति (सीएमआर)। बशर्ते कि प्रसार विलंब डेटा संचार बॉड दर आवश्यकताओं को पूरा करता हो, जब भी संभव हो उच्च सामान्य -मोड अस्वीकृति वाले मॉडल का चयन किया जाना चाहिए। ऑप्टोकॉप्लर की सामान्य {{5}मोड अस्वीकृति क्षमता को मापने की विधि अधिकतम सामान्य {{6}मोड वोल्टेज वृद्धि (गिरावट) दर (सीएमएच/सीएमएल) है जिसे आउटपुट उच्च (निम्न) रहते हुए झेल सकता है। ऑप्टिकल आइसोलेशन लागू करने के बाद, बिजली आपूर्ति आइसोलेशन को भी नियोजित किया जाना चाहिए।

सारांश

हस्तक्षेप के विभिन्न स्रोतों से विकिरण जटिल है, और विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप को पूरी तरह से समाप्त करना एक असंभव कार्य है। हालाँकि, विद्युत चुम्बकीय संगतता के मूलभूत सिद्धांतों के आधार पर, विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप को कम करने और इसे सिस्टम की सहनीय सीमा के भीतर रखने के उपाय किए जा सकते हैं, जिससे सिस्टम या उपकरण का विश्वसनीय संचालन सुनिश्चित हो सके। ऊपर उल्लिखित सुधार उपाय CAN FD उपकरणों के विद्युत चुम्बकीय संगतता प्रदर्शन को प्रभावी ढंग से बढ़ा सकते हैं।