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全世界的政府都在实施严格的规定,要求摩托车和室外装备制造商设计燃烧起来更清洁的小型发动机。摩托车的新兴市场正纷纷采用与 Euro III 类似的排放标准。美国环境保护局 (EPA) 也颁布了针对小型发动机的严格排放法规。根据户外电网设备产业协会,当 EPA 第三阶段标准到 2015 年在美国完全实现后,预计与 1997年水平相比会把来自于小型汽油发动机的有害排放减少95%。
同时,面临世界范围的排放法规和不断上涨的汽油价格,小型发动机市场正从机械式的化油器系统转向更加清洁高效的电子控制和电控燃油喷射 (EFI) 系统。为应对全球对这些生态友好型设计的需要,飞思卡尔已经把高度集成的模拟设备与 16 位微控制器 (MCU)相结合,提供经济高效的平台解决方案,是小型发动机控制的理想之选。
该平台由 MCZ33812(为控制EFI中的燃料和电火花及电子燃油喷射系统而进行了优化的高级模拟集成电路)和飞思卡尔 S12 微控制器(MCU) 组成。该综合小型发动机控制平台有助于降低有害气体排放,降低系统复杂性、减少材料使用和制造成本,同时加快上市时间。
飞思卡尔小型发动机控制的目标应用包括用于摩托车、助力车、踏板车及三轮出租车的小排量两冲程或四冲程发动机。该平台也是割草机、园艺拖拉机、修边机、轧边机、链锯、除雪机、落叶吹扫器、耕作机具、发电机、外装马达等许多户外动力装备的小型发动机设计的理想之选。
对更洁净环保的小型发动机需求不断增长
对于小型发动机制造者来说,为了满足更加严格的政府强制性排放法规,最可行的办法是采用电子点火、电子化油器及最终的 EFI 等发动机电子控制。与化油器系统相比,在小型发动机上实施 EFI 系统能够分别帮助减少最多 65%的二氧化碳、35%的碳氢化合物和35% 的一氧化氮排放量。安装了 EFI 的小型发动机也增加了马力并提高了每单位汽油所能行驶的里程数。
广泛推广用于小型发动机的高级电子控制要求高度集成化和在经济上负担得起的组件。飞思卡尔的新型 MCZ33812 模拟集成电路代表了该市场的突破技术。该器件结合了稳压器、喷油器驱动器和点火预驱动器,以及中继和灯驱动器、看门狗定时器和重置发生器等――这些都为小型发动机控制进行了优化。 这种的卓越集成性,由飞思卡尔 SMARTMOS技术所支持,为发动机制造者减少了最多12个独立组件,并为发动机制造商精简了电路板区,同时帮助客户增加了他们产品的质量与可靠性。
促进快速上市的参考设计
为帮助小型发动机市场从机械/基于化油器的系统转向电子控制和燃油喷射,飞思卡尔提供了以硬件/软件参考设计为特色的综合系统解决方案,以加快开发流程。飞思卡尔的成品 MCZ33812 参考 设计让开发人员基于 MCZ33812 和 S12P 微控制器评估双芯片解决方案,并模拟完整的小型发动机电子控制单元 (ECU)。飞思卡尔也提供用于小排量设计的经过优化的软件设备驱动器和发动机控制软件。参考设计使得检测工程师和 ECU 硬件和软件设计人员能够并行工作,将开发过程流线化,并加快上市时间。
强大的 MCU 配套
S12/S12X MCU 系列是汽车电子市场应用最广泛的16 位架构。 MCZ33812 IC 和 S12P MCU 为小型发动机控制设计提供了理想的组合。S12P 提供 16位 MCU 的性能优势,同时支持 8 位 MCU 的入门级定价、低功率、电磁兼容性 (EMC) 和代码大小效率。可扩展的 S12P 系列提供了许多价格/性能选项,并通过提升性能的XGATE 技术提供了通往强大的 S12XS 系列和 S12XE 器件的平稳迁移路径。该兼容性让开发人员能够随着他们闪存和性能要求的增加而提升他们的小型发动机设置。
MCZ33812 小型发动机控制电路特性
1 个燃油喷射器低端驱动器(电流限值:4.0 A 典型值)
1 个中继、燃油泵或第二个喷射器低端驱动器(电流限值:4.0 A 典型值)
1 个灯低端驱动器(电流限值:1.5 A 典型值)
1 点火预驱动器,带有独立高端和低端输出
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>> 保护RS485通信网络不受有害EMC事件的影响 RS-485:总线节点的瞬态保护 智能电网中RS—485总线电路过热保护设计 基于RS-485总线的有害气体监测平台硬件的设计 水控系统RS485通信线路防雷改造 GPIO实现高可靠性RS485/422通信的研究 PC机与单片机RS485通信系统的设计 电能表RS485通信压力测试方法与应用研究 基于RS485通信方式的多单片机控制系统的探索 提高RS-485总线通信的可靠性 基于RS485多机通信系统设计 基于VB的RS-485 串口通信方法 基于RS―485的多机通信系统设计 基于RS-485通信和单片机的太阳能光伏组件温度采集监测系统 数字通信中的RS编码 USB—CAN—RS232—RS485总线转换控制器设计 基于PLC与计算机RS-232通信的扩展应用 基于RS485总线照明电路系统设计 素雅外观·屏显升级·RS485扩展 RS485总线的3964(R)协议设计 常见问题解答 当前所在位置:
关键词:RS-485;EMC;电磁兼容;ESD;瞬变
DOI: 10.3969/j.issn.1005-5517.2014.3.008
引言
在实际工业和仪器仪表(I&I)应用中,RS-485接口链路需要在恶劣电磁环境下工作。雷击、静电放电和其他电磁现象引起的大瞬变电压可能损坏通信端口。为了确保这些数据端口能够在最终安装环境中正常工作,它们必须符合有关的电磁兼容性(EMC)法规。
这些要求包括三个主要瞬变抗扰度标准:静电放电、电快速瞬变和电涌。
ADI公司和Bourns, Inc.携手合作,共同开发了业界首个EMC兼容RS-485接口设计工具,提供针对IEC 61000-4-2 ESD、IEC 61000-4-4 EFT和IEC 61000-4-5电涌的四级保护,从而扩展面向系统的解决方案组合。
1 RS-485标准
工业与仪器仪表(I&I)应用常常需要在距离很远的多个系统之间传输数据。RS-485电气标准是I&I应用中使用最广泛的物理层规范之一,I&I应用包括:工业自动化、过程控制、电机控制和运动控制、远程终端、楼宇自动化(暖通空调HVAC等)、安保系统和再生能源等。
使RS-485成为I&I通信应用理想之选的一些关键特性如下:
? 长距离链路――最长4000英尺;
? 可在一对绞线电缆上双向通信;
? 差分传输可提高共模噪声抗扰度,减少噪声辐射;
? 可将多个驱动器和接收器连接至同一总线;
? 宽共模范围(7 V至+12 V)允许驱动器与接收器之间存在地电位差异;
? TIA/EIA-485-A允许数据速率达到数十Mbps。
TIA/EIA-485-A描述RS-485接口的物理层,通常与Profibus、Interbus、Modbus或BACnet等更高层协议配合使用,能够在相对较长的距离内实现稳定的数据传输。
2 电磁兼容性
电磁环境由辐射和传导两种能量组成,因此EMC包括两个方面:发射和耐受性。EMC是指电气系统在目标电磁环境下保持良好性能且不会向该环境引入大量电磁干扰的能力。
自1996年以来,向欧盟出售或在欧盟范围内出售的所有电子设备都必须达到IEC 61000-4-x规范定义的EMC级别。
IEC 61000规范定义了一组EMC抗扰度要求,适用于在住宅、商业和轻工业环境中使用的电气和电子设备。这组规范包括以下三类高电压瞬变,电子设计人员必须确保数据通信线路不受它们损害:
? IEC 61000-4-2静电放电(ESD);
? IEC 61000-4-4电快速瞬变(EFT);
? IEC 61000-4-5电涌耐受性。
3 静电放电(ESD)
ESD是指静电荷在不同电位的实体之间的突然传输,由靠近接触或电场感应引起。其特征是在短时间内产生高电流。IEC 61000-4-2测试的主要目的是确定系统在工作过程中对系统外部ESD事件的抗扰度。IEC 61000-4-2描述了两种耦合测试方法,即所谓接触放电和空气放电。接触放电要求放电枪与受测单元直接接触。在空气放电测试期间,放电枪的充电电极朝向受测单元移动,直到气隙上发生电弧放电。放电枪不与受测单元直接接触。空气放电测试的结果和可重复性会受到多种因素的影响,包括湿度、温度、气压、距离和放电枪逼近受测单元的速率。这种方法能够更好地反映实际ESD事件,但可重复性较差。因此,接触放电是首选测试方法。
测试期间,数据端口须经受至少10次正极放电和10次负极放电,脉冲之间间隔1秒。测试电压的选择取决于系统端环境。规定的最高测试为4级,要求接触放电电压为±8 kV,空气放电电压为±15 kV。
图1显示了规范所述的8 kV接触放电电流波形。一些关键波形参数包括小于1 ns的上升时间和大约60 ns的脉冲宽度。这说明脉冲总能量约为数十mJ。
4 电快速瞬变(EFT)
电快速瞬变测试要求将数个极端快速的瞬变脉冲耦合到信号线上,以代表容性耦合到通信端口的外部开关电路的瞬态干扰,这种干扰可能包括继电器和开关触点抖动,以及切换感性或容性负载引起的瞬变,所有这些在工业环境中非常常见。EC 61000-4-4中定义的EFT测试尝试模拟因为这些类型的事件产生的干扰。
5 电涌瞬变
电涌瞬变由开关或雷电瞬变产生的过压引起。开关瞬变的原因可以是电源系统切换、电源分配系统的负载变化或短路等各种系统故障。雷电瞬变的原因可以是附近的雷击将高电流和电压注入电路中。IEC 61000-4-5定义了用于评估对这些破坏性电涌的抗扰度的波形、测试方法和测试级别。
波形定义为开路电压和短路电流下波形发生器的输出。标准描述了两种波形。10/700 μs组合波形用于测试要连接到对称通信线路的端口,例如电话交换线。1.2/50 μs组合波形发生器用于所有其他情形,特别是短距离信号连接。RS-485端口主要使用1.2/50 μs波形。波形发生器的有效输出阻抗为2 ?,因此电涌瞬变相关的电流非常高。
6 瞬变保护
设计瞬变保护电路时,设计人员必须考虑以下主要事项:
1. 该电路必须防止或限制瞬变引起的损坏,并允许系统恢复正常工作,性能影响极小。
2. 保护方案应当非常可靠,足以处理系统在实际应用经受到的瞬变类型和电压水平。
3. 瞬变时长是一个重要因素。对于长时间瞬变,热效应可能会导致某些保护方案失效。
4. 正常条件下,保护电路不得干扰系统运行。
5. 如果保护电路因为过应力而失效,它应以保护系统的方式失效。
7 RS-485瞬变抑制网络
就特性而言,EMC瞬态事件在时间上会有变化,因此保护元件必须具有动态性能,而且其动态特性需要与受保护器件的输入/输出相匹配,这样才能实现成功的EMC设计。器件数据手册一般只包含直流数据,由于动态击穿和I/V特性可能与直流值存在很大差异,因此这些数据没有太多价值。必须进行精心设计并确定特性,了解受保护器件的输入/输出级的动态性能,并且使用保护元件,才能确保电路达到EMC标准。
图2所示电路显示了三种不同的完整的EMC兼容解决方案。每个解决方案都经过独立外部EMC兼容性测试公司的认证,各方案使用精选的Bourns外部电路保护元件,针对ADI公司具有增强ESD保护性能的ADM3485E 3.3 V RS-485收发器提供不同的成本/保护级别。所用的Bourns外部电路保护元件包括瞬态电压抑制器(CDSOT23-SM712)、瞬态闭锁单元(TBU-CA065-200-WH)、晶闸管电涌保护器(TISP4240M3BJR-S)和气体放电管(2038-15-SM-RPLF)。
每种解决方案都经过特性测试,确保保护元件的动态I/V性能可以保护ADM3485E RS-485总线引脚的动态I/V特性,使得ADM3485E输入/输出级与外部保护元件协同防范瞬变事件。
8 保护方案1
前面说过,EFT和ESD瞬变具有相似的能量水平,而电涌波形的能量水平则高出三到四个数量级。针对ESD和EFT的保护可通过相似方式实现,但针对高电涌级别的保护解决方案则更为复杂。第一个解决方案提供四级ESD和EFT保护及二级电涌保护。本文描述的所有电涌测试都使用1.2/50 μs波形。
此解决方案使用Bourns公司的CDSOT23-SM712瞬变电压抑制器(TVS)阵列,它包括两个双向TVS二极管,非常适合保护RS-485系统,过应力极小,同时支持RS-485收发器上的全范围RS-485信号和共模偏移(7 V至+12 V)。
9 保护方案2
上一解决方案可提供最高四级ESD和EFT保护,但只能提供二级电涌保护。为了提高电涌保护级别,保护电路变得更加复杂。以下保护方案可以提供最高四级电涌保护。
CDSOT23-SM712专门针对RS-485数据端口设计。以下两个电路基于CDSOT23-SM712构建,提供更高级别的电路保护。CDSOT23-SM712提供次级保护,而TISP4240M3BJR-S提供主保护。主从保护器件与过流保护之间的协调通过TBU-CA065-200-WH完成。
当瞬变能量施加于保护电路时,TVS将会击穿,通过提供低阻抗的接地路径来保护器件。由于电压和电流较高,还必须通过限制通过的电流来保护TVS。这可采用瞬态闭锁单元(TBU)实现,它是一个主动高速过流保护元件。此解决方案中的TBU是Bourns TBU-CA065-200-WH。
10 保护方案3
常常需要四级以上的电涌保护。此保护方案可保护RS-485端口免受最高6 kV电涌瞬变的影响。它的工作方式类似于保护解决方案2,但此电路采用气体放电管(GDT)取代TISP(完全集成电涌保护器)来保护TBU,进而保护次级保护器件TVS。GDT将针对高于前一种保护机制中所述TISP的过压和过流应力提供保护。此保护方案的GDT是Bourns公司的2038-15-SM-RPLF。TISP额定电流为220 A,而GDT每个导体的额定电流为5 kA。
11 结论
在实际工业应用中,RS-485通信端口遇到这些瞬变时可能遭到损坏。EMC问题如果是在产品设计周期后期才发现,可能需要重新设计,导致计划延迟,代价巨大。因此,EMC问题应在设计周期开始时就予以考虑,否则可能后悔莫及,无法实现所需的EMC性能。
在设计面向RS-485网络的EMC兼容解决方案时,主要难题是让外部保护元件的动态性能与RS-485器件输入/输出结构的动态性能相匹配。
关键词:电子工业;工业维修车间;静电防护;静电放电;ESD;静电事故 文献标识码:A
中图分类号:TM151 文章编号:1009-2374(2015)11-0151-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2015.11.075
由于工业产品在维修作业以及使用过程中因ESD(静电放电)而引起的电火工品击穿而导致的产品损毁的事故不断发生;另外,随着工业产品维修水平的不断成熟,工业维修的数量和种类愈来愈多,伴随着产品质量问题、人员安全问题也越显严重。分析工业维修厂房的静电放电危害,制定相应的静电防护方法以及拟定有效的防静电放电实施方案对于确保工业维修车间的质量安全具有十分重要的意义。
1 电子工业静电防护的意义
静电防护与静电危害是相对的,静电防护是为了防止静电造成伤害。随着电子技术的发展,微电子元件的集成度越来越高。一个极端微弱的静电电压就可能击穿元器件,造成断路或短路,使器件失效或者报废,电子器件的损伤进一步影响到组件、设备和系统的可靠性。在电子工业中进行静电防护,对减少静电事故提高成品率,具有重要的意义。静电防护是针对静电危害而言的。静电危害主要有五个方面:静电对电子产品的危害;静电对洁净工艺和环境的危害;静电放电产生电磁干扰;静电放电引燃易燃易爆气体和粉尘;静电对人的伤害。静电危害对安全生产、公共安全、产品质量产生了极大的影响,因此,静电防护具有重要的意义。
2 ESD对工业维修的危害
在工业维修过程中,操作号手利用工装工具对火工品等工业产品进行分解再装;装运各单机及其零部件,利用桁吊转移工业产品;操作号手接触并且离开操作对象时等相关维修的活动都存在着两物体相接触、分离,因此,在任何时候都会产生ESD。静电放电产生的电磁脉冲,起频带宽度超过1GHz,这种高频强辐射电磁场对电火工品的危害十分严重。ESD多数是高电位、强电场、瞬间大电流的过程,脉冲宽度一般是ns级或μs级,脉冲电流可达几十安培甚至上百安培。在静电放电过程中会产生上升沿极陡、持续时间极短的大电流脉冲,并产生强烈电磁辐射,形成静电放电电磁脉冲(ESD EMP),它的电磁能量会引起电火工品的误点火、爆炸,造成事故。
某年某型导弹由于静电放电,在发射时使计算机停止工作,姿态失控,发射失败;某年某型飞机上的导弹突然点火,造成重大经济损失,并有上百人受伤。经调查,事故原因是导弹屏蔽接头不合格,静电突然放电引起点火。众多的静电事故一次次地强调着ESD防护的重要性。
3 工业维修车间静电防护措施
3.1 保护地
保护地是为了安全目的而把工业维修车间的工装设备和电源外部接地系统连接起来的导线,也就是在单相三线制系统中电源插座的地线。利用电源保护地系统实现静电接地。
首先EPA(防静电工作区)内的操作号手、工装设备、工作椅等通过防静电地板(涂有防静电涂料的地面)接地,防静电地板连接在公共接地母线上。防静电工作手环、工作台面、不可移动设备、储物货柜等都并联连接到公共接地母线上;再将公共接地母线与配电箱的保护地连接。
3.2 防静电手环系统
操作号手在对电火工品的操作时应当使用防静电手环,通过防静电手环系统将人体电荷泄放。人体电荷经手腕、手环、限流电阻、手环插孔流入到公共接地母线,从而保证了操作号手的人体电荷的安全泄放。
3.3 防静电工作服
普通的服装可能会积聚大量的静电电荷,导致静电危害工业产品,防静电工作服利用金属纤维、亚导电纤维或防静电合成纤维的电晕放电与泄露放电机理,减少衣服或人体上的电荷积聚,因此要求进入维修厂房的人员必须穿着防静电工作服。
防静电服上的静电电荷要通过人体、防静电鞋、地板流入到公共接地母线,要求必须保证防静电服与皮肤紧密接触。最好是紧身的防静电服,针对领口、袖口和下摆采用收紧的结构,并且不使用衬里,以保证防静电服与皮肤的紧密接触,使服装上的电荷可以通过人体向大地泄露,不允许穿着短袖的防静电工作服。
3.4 防静电工作台
操作号手在操作火工品时要求必须在防静电工作台面上操作。防静电工作台的工作表面要为工业产品提供静电泄放通路,同时考虑到操作人员的安全性,一般采用静电耗散材料,防静电工作表面直接与工业产品相接触,是除人员接地以外最重要的ESD防护措施。
3.5 其他防静电设备
维修厂房中的其他工装设备也应具备防静电要求。例如防静电储物架、工具推车、专用工装设备等。其表面均应采用静电耗散材料并可靠接地。在未配置防静电地板的区域运送产品,装卸时,必须保证操作人员、产品、转运车等可靠接地或者处于同一电位。
3.6 湿度控制
由于相对湿度提高到70%以上,大多数物体表面都显出较好的导电性,由静电起电原理可知,接触分离产生静电的几率大大降低,静电起电率减少很多。因此,环境湿度对防静电材料物品技术性能的影响是客观事实。严格控制维修车间的相对湿度可以保证静电防护效果。我国航天标准规定一般EPA保持40%RH~60%RH,极限范围30%RH~70%RH。要求维修车间在EPA区域内安装温湿度传感器对环境进行测量,避免发生ESD事件。
4 维修车间静电防护系统的监视与测量
维修车间的静电防护相关设施设备由于过期、技术方面或者周围环境变化的原因,会出现性能下降或者失效的情况,为了确保其使用状态持续良好,制定维修车间静电防护系统的监视与测量方案,可以为车间管理人员和车间操作人员提供正确的指导。
4.1 每日需要监视与测量的项目
4.2 每月需要监视与测量的项目
4.3 每半年需要监视与测量的项目
参考文献
[1] 刘尚合,徐晓英,武占成,魏光辉.静电防护理论与技术[A].中国物理学会静电专业委员会第十次学术年会论文集[C].2002.
【关键词】CCD 静电防护 CCD焊装夹具
CCD全称Charge-coupled Device,电荷耦合摄像器件,可以称为图像传感器或者图像控制器。它是20世纪70年展速度最快和用途广泛的一种摄像器件。CCD是一种半导体装置,它可以把光学信号转换成电信号,即把入射到CCD光敏面上的光强信息转换成电信号,电信号经过放大和模数转化,可以实现图像的获取、存储、传输以及复现等。CCD有灵敏度高,光谱响应范围大,不受电磁场干扰等优点,这使它成为现代光电子学和现代测试技术应用广泛采用的光传感器件。近些年来,随着我国航空事业的不断发展,CCD器件在视频摄录像系统中得到了广泛的应用,但是其装配精度高、易受静电损伤并且价格昂贵,加上在产品的生产、调试过程中,涉及到CCD的操作很多,损伤CCD的风险大,这些都对CCD的焊装提出了很高的要求。本文只针对电子装联过程,结合实际工作中积累的经验,论述CCD焊装过程中的工艺要点及具体的解决方案。
1 条件保障
我国军用标准GJB 1694《电子产品防静电放电控制大纲》中对静电放电敏感器件有明确的分类,CCD器件为Ⅰ级静电敏感器件(静电敏感电压范围0V-1999V),而瞬间的静电电压可高达26kV,一旦出现静电损伤将产生不可估量的损失。所以在对CCD焊装操作的整个过程中,都应加强工作现场的防静电保护工作,以避免CCD被静电损伤。为了达到这一目的,首先应保证工作现场的温度和湿度符合有关要求。其次,操作人员应该按规定做好自身的静电防护工作,并且工作现场应配备离子风机,以中和工作区域内的可能附着的静电,同时所有的用电设备应做到良好的接地处理。此外,由于某型摄像机产品的光轴和平显的光轴无穷远处应重合,这就要求CCD焊装的时候要保证CCD的像面中心在摄像机产品的镜头的光轴上,即CCD像面与镜头的光轴相垂直。同时保证CCD的像面在镜头光学系统的像面位置,这样才能保证CCD的成像质量。基于此摄像机产品的焊装必须用相应的焊装夹具来保证CCD器件的水平焊装、焊装高度和焊装位置。
2 CCD焊装工艺过程
2.1 解焊
由于CCD要从视频信号板上解焊下来焊至产品的CCD成像电路上,要达到良好的解焊效果,需要注意的是如果视频信号板上已进行了三防处理,则在解焊前应增加三防漆去除工序;解焊时间控制在3s/焊点以内,解焊次数不超过2次。
2.2 焊装
从过程控制的角度出发,应注意以下几个关键环节:a.加强实施过程中的静电防控;b.断电焊接。主要工艺操作程序:焊接前工艺准备技术状态确认焊接及质量检验。
2.2.1 焊接前工艺准备
焊接前,工艺人员应向操作者提供相关的工艺文件,准备焊装夹具,明确工艺流程。
2.2.2 技术状态确认
为了保证CCD焊装操作万无一失,技术状态确认主要应从以下几方面进行考虑:
(1)为消除在操作过程中因人体、工具及其他物品相互摩擦所产生的静电荷,应在操作前打开静电消除器。工作现场温度控制在15℃-35℃,相对湿度在45%-75%。工作人员应做好静电防护。
(2)选用低压可控温烙铁。烙铁硬接地。使用中应对烙铁头对地电阻和对地电压进行测试,根据MIL-STD-2000A中5.1.2.2的规定,烙铁头(工作状态)对地电阻应小于等于2Ω,对地电位差应小于等于2mV(有效值)。
(3)按要求准备好CCD焊装夹具。CCD焊装夹具是按照各个型号的技术要求进行设计的,它的定位尺寸是经过精确计算的,CCD焊装夹具是摄像机产品高质量成像及光轴精度的有力保障。
2.2.3 焊接及质量检验
为保证焊接质量,操作人员每焊接一个焊点应进行通断操作一次(焊接过程断电),每次断电后进行通断的时间不得小于10s,同时不得在一个通断电过程中实施两个以上焊点的焊接,对焊点的补焊和修复也亦如此。CCD焊接完成后由检验人员进行检验,主要检验内容包括工艺实施条件、焊点质量等方面。
3 结语
本文只针对某型摄像机产品的特点加之工作中积累的经验对CCD焊接的工艺方法、工艺实施的角度进行了一些相关的论述。还有一点需要说明的是,有些型号的CCD是直接购买的器件,引线多数进行了镀金处理,其主要目的是为了防止因引线氧化而影响引线的可焊性,按照QJ3267中6.7.2的要求,应对引线进行去金处理,具体工艺办法是对引线进行搪锡。总之,CCD焊装工作涉及到很多因素,工艺人员引进型合理的策划并进行充分的试验验证,才能保证这种关键器件在电子装联过程中的实施质量。
参考文献:
[1]电子电路可制造性设计.2009.
关键词:CAN收发器;CANScope眼图;故障
中图分类号:TP37 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2016)19-0181-02
1 CAN收发器故障分析
CAN收发器是CAN总线通讯的信号传递通道,负责将单片机的TTL电平转换为CAN总线电平,是CAN标准――ISO11898系列中最基本的物理层芯片。如果CAN收发器不正常或者失效,这个节点的通讯将受到致命的影响。
在电动客车的运营中,工程师最怕现场出现“时好时坏”的情况,如果CAN节点彻底不通讯,则很有可能是收发器损坏,那进行更换即可;如果车辆运行时出现故障,而将故障节点拆下来测试时,却又可以正常工作,这就非常复杂。
电动客车与传统客车不同,其是使用电池、电容来存储能量,然后通过逆变成交流,带动电动机驱动车辆。当客车加速或者减速时,逆变产生巨大电流变化,而形成强磁场干扰,通过动力线缆耦合到附近CAN总线,会使CAN收发器的损坏率有所上升。而有些时候, CAN收发器是工作在亚损坏状态,就是我们所说的“时好时坏”现象。按照通用的测试标准是很难发现并标定故障,无法及时在车辆检修时排除故障节点。例如某工程师协助客户使用CANScope-Pro专业版CAN总线分析仪成功定位亚损坏CAN收发器的原因,并制定车辆检修标定准则,及时排除亚损坏的CAN收发器。为电动客车稳定运行保驾护航。
2 CANScope眼图分析方法
眼图是逻辑脉冲的重叠,用于测量信号质量。通俗点,就是把所有的“0”和“1”叠加到一起,观测,信号畸变程度的一种统计方法。
例如CAN-bus的ISO11898-1规定显性逻辑的差分输入电压要大于0.9V。如图所示,如果要让CAN总线正常通信,眼图中灰色区域的电平最小值不能小于0.9V。图中使用CANScope的硬件眼图功能测量到的眼高为1.75V,是符合通讯要求的。
对电动客车上正常的CAN节点做眼图,可见没有明显畸变。
对故障CAN节点做眼图,可见故障节点虽然目前可以通讯,但是波形已经发生畸变。超过显性阀值0.9V的宽度已达4.3us,即表示此时故障节点发出的显性电平(逻辑0)的宽度为4.3us,与标准的4us已经偏差0.3us。
可见在温度变化的情况下,这个位宽度会增大,最后导致总线波特率异常,所有节点都会被其干扰,由于程序中做了自恢复功能,所以这个故障节点无法退出总线,一直在干扰总线,最终导致整车瘫痪。
3 解决方案
针对整改目标,CANScope-Pro分析报告中提出了3个彻底解决措施:
1)客户后续研发产品的CAN总线接口均采用CTM1051隔离收发器模块,实现电源和信号隔离限幅,防止强干扰信号形成直流耦合回路,导致收发器损坏;
2)目前的车辆全部更换CAN收发器为更新型的TJA1051T,其耐压58V,静电等级为8KV(无需加TVS管),而老收发器PCA82c250耐压仅为36V,静电等级仅为2KV;
3)程序中对于一直错误要进行极限处理,不可一直可恢复,如快速自动恢复20次后,延长恢复时间到秒级,保证其他节点可以发出数据。如果连续错误30秒,将停止自恢复,避免把整车其他节点拖死。
4)车辆的日常维护检修中,使用CANScope进行眼图分析,排查已经进入亚损坏的收发器,避免车辆运行过程中的故障。
参考文献:
[1] 罗峰.汽车CAN总线系统、原理、设计与应用[M]. 电子工业出版社,2010(1):1-265.