此狀態(tài)出現(xiàn)的可能場(chǎng)景：

1. 產(chǎn)品開(kāi)發(fā)測(cè)試過(guò)程中;

2. 單個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行ESD測(cè)試時(shí);

3. 設(shè)備組網(wǎng)時(shí)，控制側(cè)已接入保護(hù)地，正在進(jìn)行總線接入或斷開(kāi)操作時(shí);

4. 設(shè)備組網(wǎng)后，總線側(cè)未進(jìn)行接地處理的。

靜電分析：

假設(shè)控制側(cè)均做了足夠的保護(hù)措施，當(dāng)控制側(cè)接口受到靜電放電時(shí)，能量通過(guò)控制側(cè)保護(hù)器泄放至PE，對(duì)隔離通信接口基本無(wú)影響，如圖 2。

圖 2

當(dāng)總線接口受到靜電放電時(shí)，由于總線側(cè)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，如圖 3。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(dǎo)致內(nèi)部隔離柵損壞。

圖 3

對(duì)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(duì)于更高等級(jí)的6kV或8kV的靜電來(lái)說(shuō)是非常脆弱的，極易出現(xiàn)損壞情況。

改善方法：

1.為了減輕隔離柵的壓力，可以在隔離柵兩邊增加一個(gè)電容Cp， 為靜電能量提供一個(gè)低阻抗的路徑。如圖 4，總線側(cè)的靜電能量大部分通過(guò)此電容泄放至PE，并可以有效降低隔離柵兩側(cè)電壓，從而起到保護(hù)隔離接口模塊的作用。

圖 4

為了達(dá)到良好效果，Cp容值應(yīng)遠(yuǎn)大于Ciso，建議取100pF~1000pF之間。若無(wú)安規(guī)要求，可與Cp并聯(lián)一個(gè)大阻值泄放電阻，如1M，以防靜電積累;若有安規(guī)要求，一般需要去除泄放電阻，同時(shí)選擇安規(guī)電容。器件選擇時(shí)，注意阻容耐壓需要滿足設(shè)備指標(biāo)要求。

2. 設(shè)備控制側(cè)懸空，總線側(cè)有接保護(hù)地

如圖 5，此狀態(tài)下，設(shè)備控制側(cè)參考地懸空，與PE無(wú)任何連接，總線側(cè)有接入保護(hù)地(PE)。

此狀態(tài)出現(xiàn)的可能場(chǎng)景：

1. 產(chǎn)品開(kāi)發(fā)測(cè)試過(guò)程中;

2. 單個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行ESD測(cè)試時(shí);

3. 設(shè)備組網(wǎng)時(shí)，總線側(cè)先接地，控制側(cè)未接地時(shí);

4. 設(shè)備組網(wǎng)后，控制側(cè)未進(jìn)行接地處理的。

靜電分析：

類似的，當(dāng)控制側(cè)接口受到靜電放電時(shí)，由于控制側(cè)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，如圖 6。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(dǎo)致內(nèi)部隔離柵損壞。

當(dāng)總線側(cè)接口受到靜電放電時(shí)，靜電能量通過(guò)隔離接口模塊內(nèi)部總線側(cè)器件泄放至PE，如圖 7。若ESD能量超出了接口模塊內(nèi)部總線側(cè)器件的ESD抗擾能力，總線接口則可能損壞。

圖 7

改善方法：

類似的，在隔離柵并聯(lián)增加一個(gè)電容Cp，可以為來(lái)自控制側(cè)的靜電能量提供一個(gè)低阻抗的路徑。如圖 8，控制側(cè)的靜電能量大部分通過(guò)此電容泄放至PE，從而起到保護(hù)隔離接口模塊的作用。若無(wú)安規(guī)要求，可與Cp并聯(lián)一個(gè)大阻值泄放電阻，如1M，以防靜電積累。

對(duì)于總線側(cè)的靜電，可以在總線側(cè)增加高等級(jí)ESD防護(hù)器件(如TVS管)，靜電能量會(huì)通過(guò)防護(hù)器件泄放至PE，由此來(lái)提高總線側(cè)的靜電能力，如圖 9。TVS選型時(shí)需注意，其導(dǎo)通電壓必須小于隔離接口可承受的最大電壓，同時(shí)大于信號(hào)電壓;在通信速率高、或節(jié)點(diǎn)數(shù)較多時(shí)，也需要注意盡量選取等效電容小的器件，以免影響總線正常通信。

圖 9

3. 設(shè)備控制側(cè)、總線側(cè)均有接保護(hù)地

如圖 10，此狀態(tài)下，設(shè)備控制側(cè)、總線側(cè)都通過(guò)一定方式接入保護(hù)地(PE)。

當(dāng)總線側(cè)接口受到靜電放電時(shí)，靜電能量通過(guò)隔離接口模塊內(nèi)部總線側(cè)器件泄放至PE2，如圖 12。若ESD能量超出了接口模塊內(nèi)部總線側(cè)器件的ESD抗擾能力，總線接口則可能損壞。

改善方法：

在總線側(cè)增加高等級(jí)ESD防護(hù)器件(如TVS管)，靜電能量會(huì)通過(guò)防護(hù)器件泄放至PE2，由此來(lái)提高總線側(cè)的靜電能力，如圖 13。

圖 13

u推薦的實(shí)際應(yīng)用電路：

為了滿足上述提到的三種設(shè)備狀態(tài)下，隔離接口模塊均得到有效的靜電保護(hù)，建議進(jìn)行隔離接口設(shè)計(jì)時(shí)，參考圖 14所示電路，增加Cp、Rp以及TVS，提高隔離接口的ESD抗擾能力。注意，若產(chǎn)品有安規(guī)要求，如需要進(jìn)行耐壓測(cè)試、絕緣電阻測(cè)試，則不能增加Rp電阻。

圖 14

總結(jié)：

由于設(shè)備實(shí)際應(yīng)用中會(huì)存在各種不同的狀態(tài)，對(duì)于與上述描述不同的情況，也可按以上的方法進(jìn)行分析，并有針對(duì)性的增加保護(hù)器件，從而達(dá)到提升ESD抗擾能力的作用。廣州致遠(yuǎn)電子有限公司基于多年的總線防護(hù)設(shè)計(jì)積累推出了高防護(hù)等級(jí)隔離模塊——CTM1051(A)HP系列。該系列符合國(guó)際ISO11898-2標(biāo)準(zhǔn)，靜電防護(hù)等級(jí)可達(dá)接觸±8kV，空氣放電±15kV，浪涌防護(hù)可達(dá)±4kV隔離CAN解決方案，能夠適用于各種惡劣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。應(yīng)用簡(jiǎn)便，即插即用。