CAN/RS-485总线为什么要隔离

您在使用CAN或RS-485总线进行调试时，是否遇到过偶尔通信出错？或者接收不到数据？一直正常使用的总线，突然出现大范围的错误，或者节点损坏？您还在为这些问题不知所措，摸不着头脑吗？使用总线隔离，或许能轻易帮您解决问题。

实际总线应用中，您是否遇到过以下问题？

一、设备及人身安全——潜在的高压危险

CAN、RS-485总线的使用环境非常复杂，一些恶劣的使用场合会存在高压。极容易产生触电危险，危及人身或设备安全。

二、远端无法接收到数据——地电势差存在

许多实际应用中，通信距离可达几千米，节点之间的距离很远。设计者常常直接将每个节点的参考地接于本地的大地，作为信号的返回地，看似正常可靠的做法，却存在极大的隐患！即使调试正常的系统，也可能在使用一段时间后出现各种问题。

常常被忽略的问题是：两个节点之间大地也可能存在很大的电势差！！！实际的大地并不是理想的“0”电位，大地也是导体，也存在阻抗。当大的电流流过大地时，流过电流的大地两端也会存在电势差。如图1所示。

图1

若直接将相距很远的通信节点分别连接至各自的本地大地，地电势差会以共模电压的形式叠加在总线发送器的输出端，叠加之后的信号可能远远超过接收器所能承受的共模输入电压范围，从而无法正常接收信号，严重还会损坏收发器。普通的CAN、RS-485收发器的共模输入范围较小，如SN65HVD251、SP3085两款收发器仅支持-7~+12V共模输入范围，大地流过各种大型设备注入的大电流，由此引起的地电势差可高达几伏、几十伏甚至上百伏，远远超出收发器所能承受的电压范围。

三、毫无征兆的数据错误，或器件损坏——地环路影响

既然节点之间的大地存在电势差，那直接用一根线将两个节点的地再连起来不就可以了？大错特错！这样做只能使情况更加严重，这根长长的导线会与大地形成一个极大的地环路！

相信大家在学生时代就知道，一个闭合线圈在变化的磁场里面就会产生电流。50Hz的交流电力线、大型电机等，都是交流磁场的来源，若总线靠近或经过这些地方，地环路就会产生电流高达数安培甚至上百安培。电流流过地环路产生的共模电压就会影响总线的正常通信。

除了稳定的磁场来源，一些电力线的浪涌、雷击、高频噪声等瞬态干扰都有可能被这个巨型的“环形天线”拾取，并造成通信异常。

图2

四、怎么办？

将您正在使用的CAN、RS-485收发器换成隔离CAN、RS-485收发器吧！

隔离收发器可将总线和控制电路进行电气隔离，将高压阻挡在控制系统之外，可以有效地保证操作人员的人身及系统安全。不仅如此，隔离可以抑制由接地电势差、接地环路引起的各种共模干扰，保证总线在严重干扰和其它系统级噪声存在的情况下不间断、无差错运行。如图3所示，使用隔离收发器后，可以有效防止形成地环路，总线参考地可跟随共模电压的波动而波动，共模电压全部由隔离带承受，共模电压对总线信号变得不再可见，从而保证总线稳定可靠地通信。

图3

五、如何实现隔离？

实现总线隔离的方法主要有两种，一种是使用隔离DC-DC，光耦等分立器件实现节点与收发器之间的隔离。使用这个方式，电路较复杂，且体积较大，很难满足目前电子产品的高集成度要求。另一种是直接使用隔离收发器，单一产品，设计简单，集成度高。

ZLG致远电子专注于隔离电源、隔离通信产品的研发，其研发生产的CTM、RSM系列隔离收发器获得了市场的广泛认可。这些产品保留了传统隔离电路的设计理念，包括电源隔离、电气隔离。更重要的是：完善的测试系统以及先进的工艺保证产品的一致性，具有防水、防震、延长使用寿命等众多优点。产品采用灌封工艺，能够对电路板以及电子元器件进行持续保护，使其免受潮湿、震动、过热、腐蚀以及辐射的影响，延长产品的寿命。采用一体化的通讯隔离模块比分立元器件设计给客户带来更高的价值，如表1所示。

表1 方案对比

ZLG致远电子为您提供优质可靠的隔离CAN收发器、隔离RS-485收发器，电源、信号全隔离，隔离耐压高达2500VDC及以上，可为您的CAN、RS-485总线保驾护航！