Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik CAN Transceiver empfehlenswerte Beschaltung - Bauteil Auswahl/Dimensionierung


von Heinz-Wilhelm F. (h-w-frickelfixer)


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Hallo,

Es geht darum, wie der Titel es schon andeutet,
wie eine empfehlenswerte gebräuchlich Beschaltung aussieht und
wie die Bauteile zu dimensionieren sind.

Googlen und die Forensuche war nur teilweise erhellend.

Mein Setup:
Versorgungsspannung ist 3,3V
kein Mischung mit 5V
also can high max 3,3V
Aktuell neige ich zur Verwendung es SN65HVD230.

die meisten Transceiver haben:
Current Limited Drivers and Thermal Shutdown
Extended Common Mode Range
ESD Interface Pins
Power-Up/Down Glitch-Free Driver Outputs

was eine Art sorglos Paket ist und
auch ohne Zusatzbeschaltung zur Funktion führt
die Terminierungswiderstände des Busses mal ausgenommen.

Dokument aus dem Forum und dem Netz:
https://www.ti.com/lit/an/slla270/slla270.pdf
http://www.ti.com/lit/an/slyt529/slyt529.pdf
http://www.ti.com/lit/an/slla271/slla271.pdf

ein paar Schaltbilder damit klarer wird was gemeint ist

1. die CAN Drossel - das unverstandene Wesen
1.1 ist in vielen Schaltbildern gar nicht enthalten
Warum?
1.2. die Drossel dient zur unterdrücken/umwandeln von hochfrequenter 
Stormspitzen
die vermutlich durch Induktion eingestreut werden
slla271.pdf legt nahe das man damit vorsichtig sein muss,
denn es kann sich auch nachteilig auswirken,
wenn Schaltergebnisse auf dem Bus auftreten.
Inbetriebnahme des Busses, sowie bei Transceiver die zu steile Flanken 
produzieren.
In slla271.pdf wurde auch nur gegen ein fest terminiertes Ende getestet 
und nicht
gegen eine weiteren Transceiver mit CAN Drossel,
dass stell ich mir schon lustiger vor,
wie der Blindstrom da hin und her staust für nix.
Das wird die Daten auf dem Bus nicht korrumpieren aber:
In welchem Fall verbaut man eine CAN Drossel?
In welcher Dimension und wie oft?

2. die Schutz Dioden/Transient Voltage Suppressors
2.1. Sind in fast allen Schaltbilder zu finden, aber auch immer unter 
optionale Bauteile.
In den allen Datenblättern steht,
wir haben die tollste ESD ETF E... Protection in unserm Chip
aber bau die Dinger besser lieber mal ein.
Wie handhabt Ihr das?
2.2 zusätzliche Bauteile macht aber nur Sinn,
wenn das zusätzlich verbaute besser oder anders ist als das integrierte.
Gibt es dafür "Standard" Bauteil die fast immer eine gute Kombination 
bilden?
Welche?

3. Terminierung
Funktion ist klar, verhindern von Reflexionen am Busende
wird also normalerweise ja nur an den Busenden gemacht
also nicht unbedingt Teil der Grundbeschaltung eines jede Transceiver
aber ich möchte die Aspekte beleuchten.
3.1 Dimensionierung
der Wiederstand muss die gesamte Treiberleistung abkönnen
beim Board Layout Vorschlag sieht man, ja SMD, aber als Gehwegplatte
Gibt es eine bewehrte Größe?
3.2 Terminierung von Stichleitungen
in slla270.pdf wir angeregt längere Stichleitungen mit einem 
"zusätzlichnen"
Terminierungswiederstand zu versehen (Beispiel 10kOhm)
wie das zu Berechne ist wird dort auch aufgeführt
Hat jemand das schon mal gemacht?
Wo sind die Grenzen (Sternverdrahtung)?
3.3. Einfacher Abschlusswiedersand zwischen CAN High und CAN Low
einfach und Simpel, kann man machen, gibt aber keinen Zugewinn
Gibt es Vorteile gegenüber Aufgeteilte Terminierung?
3.3. Aufgeteilte Terminierung
Vorteile:
über R und C Kombination kann Frequenzfilet implementiert werden
erhöht die Fehlertoleranz des Busses
Ausfallsicherheit erhöht sich bei Ausfall eines Teilwiederstandes
in slyt529.pdf sieht man, lieber nur ein Ende halb terminiert als gar 
nicht
Nachteile:
mehr Aufwand
die Wiederstandabweichungen wirken sich auf den Ruhepegel des Busses 
aus.
kann unter anderem durch die Verwendung eines Transeivers mit einem 
Eingang
für den Ruhepegel kompensiert werden
Wie und wo wird es verwendet?
Hat sich jemand mit der Frequenzfilter-Eigenschaft schon mal 
beschäftige?


Allgemein:
4. CAN Bus mit 3,3V und 5V
4.1 beim Mixen, soll der Ruhepegel des 3,3V Transeiver 5V kompatible 
sein,
also bei 2,5V liegen also nicht bei 1,65
Ist das immer so oder nur weil die 5V Transeiver den Pegel hochziehen?
Was ist dann bei Aufgeteilter Terminierung, pass das dann noch zusammen?
5. Dimensionierung und Verwendung von zusätzlichem Geraffel
im Layout Vorschlag schön zu sehen
inline Widerstände, C an Versorgungsspannung
Empfehlungen, Dimensionierung? Bauteilvorschläge?

5. in den Datenblättern nicht aufgeführtes
im Forum hab ich gefunden:
Beitrag "CAN Transceiver für 3.3 V UND 5.0 V"
Wir haben zwischen CANH und CANL standardmäßig 100pF (direkt an den Pins
des Transceivers) sowie 2,2n von CANH und CANL auf Masse. Weiter kommen
nochmal jeweils 220pF von der TVS-Diode hinzu.


Wenn sich durch diesen Forumsbeitrag Erkenntnisse einstellen die 
Dokumentationswürdig sind,
dann würde ich einen mikrocontroller.net Artikel dazu schreiben.

PS.
Danke im Voraus für das Interesse,
an alle die es bis hier her geschafft haben zu lesen.

von Edgar S. (Firma: keine) (heinbloed1)


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Heinz-Wilhelm F. schrieb:
> Terminierungswiederstand

Da wird mir ja schlecht.....

von Edgar S. (Firma: keine) (heinbloed1)


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Heinz-Wilhelm F. schrieb:
> Wir haben zwischen CANH und CANL standardmäßig 100pF (direkt an den Pins
> des Transceivers) sowie 2,2n von CANH und CANL auf Masse. Weiter kommen
> nochmal jeweils 220pF von der TVS-Diode hinzu.

Das ist ja einfach gruselig. Was sollen denn die 2,2nF?. Die 100pF sind
auch unsinn. Dann besser 2,2uF einbauen. Da gibt es spezielle 
TVS-Dioden,
die haben höchsten 30pF.

von Amateur (Gast)


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Ich würde keinen "Zwangswiderstand" zur Terminierung verwenden, sondern 
dafür einen Jumper vorsehen.

Ich habe neulich folgende Teile, vor einem MCP2551, verwendet:
1. WE-SLM 2x51µH von Würth
2. PESD2CAN gibt es von verschiedenen Stellen
3. Einen 100 Ohm Widerstand mit Jumper in Reihe

Bin eigentlich recht zufrieden damit

von Peter D. (peda)


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Heinz-Wilhelm F. schrieb:
> 1.1 ist in vielen Schaltbildern gar nicht enthalten
> Warum?
usw.

In älteren Schaltungen ist dieser ganze Voodoo nicht enthalten. Da wurde 
einfach der Transceiver direkt auf den Steckverbinder gelegt. Und ein 
Widerstand 124R per Jumper zur Terminierung der Enden.
Wir hatten damit noch nie Probleme mit Ausfällen des Transceivers oder 
mit CE.
Wer sich diesen Voodoo ausgedacht hat und ob er überhaupt was bringt, 
kann ich nicht sagen.

von Falk B. (falk)


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Heinz-Wilhelm F. schrieb:

> 1. die CAN Drossel - das unverstandene Wesen
> 1.1 ist in vielen Schaltbildern gar nicht enthalten
> Warum?

Weil sie rein funktional nicht benötigt wird.

> 1.2. die Drossel dient zur unterdrücken/umwandeln von hochfrequenter
> Stormspitzen
> die vermutlich durch Induktion eingestreut werden

Quark. Sie soll die Aussendung von Gleichtaktstörungen vom Tranceiver 
auf den CAN-Bus dämpfen, denn es ist eine Gleichtaktdrossel.

https://de.wikipedia.org/wiki/Gleichtaktunterdrückung

> slla271.pdf legt nahe das man damit vorsichtig sein muss,
> denn es kann sich auch nachteilig auswirken,
> wenn Schaltergebnisse auf dem Bus auftreten.
> Inbetriebnahme des Busses, sowie bei Transceiver die zu steile Flanken
> produzieren.

Nö. Nur wenn man eine vollkommen untaugliche Gleichtaktdrossel mit 
zuviel Streuinduktivität nutzt.

> In slla271.pdf wurde auch nur gegen ein fest terminiertes Ende getestet
> und nicht
> gegen eine weiteren Transceiver mit CAN Drossel,

Ist auch OK.

> dass stell ich mir schon lustiger vor,
> wie der Blindstrom da hin und her staust für nix.

Unfug. Das ist kein resonanter Schwingkreis, die Eigenfrequenzen liegen 
DEUTLICH höher.

> Das wird die Daten auf dem Bus nicht korrumpieren aber:
> In welchem Fall verbaut man eine CAN Drossel?

Wenn dein CAN-Tranceiver bzw. deine Platine Zuviel Gleichtaktstörungen 
nach aus senden, vor allem denn dort ein schönes, langes Kabel 
dranhängt.

https://www.mikrocontroller.net/articles/EMV

http://hottconsultants.com/tips.html

> 2. die Schutz Dioden/Transient Voltage Suppressors
> 2.1. Sind in fast allen Schaltbilder zu finden, aber auch immer unter
> optionale Bauteile.

Sind sie auch.

> In den allen Datenblättern steht,
> wir haben die tollste ESD ETF E... Protection in unserm Chip
> aber bau die Dinger besser lieber mal ein.
> Wie handhabt Ihr das?

Kommt auf die Testanforderungen deines Produktes an. Für harte und 
härteste ESD-Umgebungen sollte man sie einbauen.

> 2.2 zusätzliche Bauteile macht aber nur Sinn,
> wenn das zusätzlich verbaute besser oder anders ist als das integrierte.

Sind sie meist auch.

> 3.1 Dimensionierung
> der Wiederstand muss die gesamte Treiberleistung abkönnen

Wer sagt denn sowas? Ein CAN-Bus hat im Normalfall doch max. um die 2V 
Differenzspannung, macht an 120 Ohm läppische 33mW. Das schafft selbst 
ein 0603er Widerstand.

> beim Board Layout Vorschlag sieht man, ja SMD, aber als Gehwegplatte

Das ist eher eine Angstdimensionierung.

> 3.2 Terminierung von Stichleitungen
> in slla270.pdf wir angeregt längere Stichleitungen mit einem
> "zusätzlichnen"
> Terminierungswiederstand zu versehen (Beispiel 10kOhm)

Käse, der wirkt HF-technisch gar nicht.

> wie das zu Berechne ist wird dort auch aufgeführt
> Hat jemand das schon mal gemacht?

Ich nicht.

> Wo sind die Grenzen (Sternverdrahtung)?
> 3.3. Einfacher Abschlusswiedersand zwischen CAN High und CAN Low
> einfach und Simpel, kann man machen, gibt aber keinen Zugewinn
> Gibt es Vorteile gegenüber Aufgeteilte Terminierung?

Keine Ahnung, angeblich soll eine Split-Terminierung mit aktiver 
Teminierungsspannung (VCC/2 am Tranceiver) in bestimmten Bussituationen 
Vorteile bringen. Hab ich aber im Detail nie so recht verstanden. 
(Gleichtaktpegel muss sich nicht einschwingen etc.)

> 3.3. Aufgeteilte Terminierung
> Vorteile:
> über R und C Kombination kann Frequenzfilet implementiert werden
> erhöht die Fehlertoleranz des Busses

Nö.

> Ausfallsicherheit erhöht sich bei Ausfall eines Teilwiederstandes
> in slyt529.pdf sieht man, lieber nur ein Ende halb terminiert als gar
> nicht

Ziemlicher Quark. Wenn man sich schon um den Ausfall eines derartig 
popeligen Widerstands sorgen muss, ist der Rest schon längst Schrott.

> die Wiederstandabweichungen wirken sich auf den Ruhepegel des Busses
> aus.

Nö.

> 4. CAN Bus mit 3,3V und 5V
> 4.1 beim Mixen, soll der Ruhepegel des 3,3V Transeiver 5V kompatible
> sein,
> also bei 2,5V liegen also nicht bei 1,65

Das sollte relativ egal sein, denn es zählt die DIFFERENZspannung.

> Ist das immer so oder nur weil die 5V Transeiver den Pegel hochziehen?

Eher letzteres.

> Was ist dann bei Aufgeteilter Terminierung, pass das dann noch zusammen?

Sicher, denn die Terminierungsspannung ist schwach zw. hochohmig.

> 5. Dimensionierung und Verwendung von zusätzlichem Geraffel
> im Layout Vorschlag schön zu sehen
> inline Widerstände, C an Versorgungsspannung
> Empfehlungen, Dimensionierung? Bauteilvorschläge?

Jaja, die lieben rundum Fragen zu Gott und der Welt.

> 5. in den Datenblättern nicht aufgeführtes
> im Forum hab ich gefunden:
> Beitrag "CAN Transceiver für 3.3 V UND 5.0 V"
> Wir haben zwischen CANH und CANL standardmäßig 100pF (direkt an den Pins
> des Transceivers) sowie 2,2n von CANH und CANL auf Masse. Weiter kommen
> nochmal jeweils 220pF von der TVS-Diode hinzu.

Naja, das klingt nach Angstbeschaltung. Damit wird die Bandbreite des 
Trancievers schon deutlich eingeschränkt.

von Heinz-Wilhelm F. (h-w-frickelfixer)


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@ Amateur (Gast)

Danke für die Bauteilvorschläge.
Schau mir die mal an.

von Heinz-Wilhelm F. (h-w-frickelfixer)


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@ Falk B. (falk)

Danke für die ausführliche Antwort.
Das mit der Gleichtaktdrossel hatte ich nicht geblickt.
Bin am Recherchieren.


@ alle

Ich werde da noch nen paar Aspekte aus den Appnote berichten/vertiefen.

von Anja (Gast)


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Heinz-Wilhelm F. schrieb:
> dann würde ich einen mikrocontroller.net Artikel dazu schreiben.

gute Idee.

Das Wichtigste hast Du vergessen:
- Welcher Anwendungsbereich (Industrie, KFZ, Home-Automation)

Ansonsten:

In irgend einer alten Treiber-Spec hatte ich mal maximal 5nF 
Gesamtkapazität am CAN-Bus (für 1 MBit) gelesen.
Je nach Teilnehmer-Zahl mußt Du dann die ganzen Filter-Kapazitäten 
entsprechend anpassen. Vergiss die Leitungskapazität mit ca 33-66 pf/m 
und die Treiberbaustein-Kapazitäten nicht. Bei 32 Teilnehmern und 40m 
Buslänge bleibt kaum noch was für Kondensatoren oder ESD-Schutz übrig.

ESD-Schutz brauchst Du hauptsächlich im industriellen Umfeld.
Bei KFZ eher nicht (der Fahrer fummelt selten während der Fahrt an den 
Steckern rum).

Dafür sind im KFZ die HF-Einstrahlungen in der Regel größer (>100V/m) 
als in anderen Umgebungen (3-10V/m).
-> hier wird da nur wenig kapazitiv gefiltert werden kann die 
CAN-Drossel umso wichtiger.

Was Du jetzt genau brauchst hängt also von der Umgebung und der 
Bus-Teilnehmerzahl ab.
Letztendlich entscheidet der EMV-Test.

Gruß Anja

von Anja (Gast)


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Ach ja die Abschluß-Widerstände:
Im KFZ muß der CAN-Bus Kurzschlußfest nach UBat sein ohne daß etwas 
zerstört wird.

Gruß Anja

Beitrag #5961351 wurde vom Autor gelöscht.
von Heinz-Wilhelm F. (h-w-frickelfixer)


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Anja schrieb:
> Ach ja die Abschluß-Widerstände:
> Im KFZ muß der CAN-Bus Kurzschlußfest nach UBat sein ohne daß etwas
> zerstört wird.

Das ist mal ne erhellende Antwort.
Das erklärt die Gehwegplatten und
die unterschiedlichen Angaben und
Herangehensformen der Berechnung.

im KFZ wahrscheinlich so vorgeschrieben,
weil die Bordnetzspannung oft mitgeführt wird
und beim Isolationsschäden, aller schleichendem Kabelbuch,
des zum Schluss kommen kann

von Gerd E. (robberknight)


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Die Leistung an den Terminierungswiderständen ist auch im 
Industriebereich öfters ein Thema, dort dann meist für Fehlverdrahtung 
von CAN gegen 24 VDC.

von Anja (Gast)


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Dann braucht man aber auch einen CAN-Treiber der für 24V spezifiziert 
ist.
der SN65HVD230 hat 16V als maximum rating.

Gruß Anja

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