原创 光耦隔离CAN总线设计——延迟带来的故障

最近做了一个项目，是一个CAN总线和1553B总线的网关，其中CAN总线设计中出了一点小故障，拿出来分享一下。

CAN总线采用光耦隔离，电路采用传统的光耦隔离电路，基本上如下图：

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只是我是用的是2812自带的ECAN模块，为了保护芯片管脚，TX端并没有直接驱动光耦，而是经过了一个PNP三极管，TX通过电阻连接到PNP三极管的基极，三极管的集电极连接6N137发光二极管的阴极。板子做好以后用ZLG的USB-CAN进行调试，工作一切正常，在1Mbps的速率下可以正常通信。

但是和其它产品通讯时，却发现无论如何也通讯不上，于是用示波器观察CAN总线上的波形，发现CAN总线上密密麻麻的全都是数据，经过解析后发现基本上全是重发数据，再进一步观察波形，发现在CAN帧的应答场位置，没有出现正常的应答位，或者应答位滞后，出现在了帧结束的位置。由此初步判断是传输延迟造成的。

将通讯速率降为500kbps，通讯正常，从而基本可以认为是传输延迟过长，导致高速时无法在规定时间产生应答位，造成发送方一直重试，无法通讯。

最初怀疑是选用光耦隔离的结果，但仔细检查电路图后发现，TX到PNP晶体管基极的电阻取值过大，导致PNP晶体管开关速度较慢，在高速通讯时出现了故障，随即将基极电阻减小，故障消失。

在此次调试中，总结出了如下两点：

1.光耦的传输延迟虽然较大，但仍可以适应CAN总线1Mbps的通讯，由于光耦的传输延迟随温度变化也会改变，我又将产品放入高低温箱中进行了试验，结果表明产品在-40度到70度范围均可正常传输。

2.6N137的输出是集电极开路，需要加上拉电阻，在一般的设计中，上拉电阻一般取1k~10k，取值越大功耗越低，但在这个设计中，上拉电阻取值为390欧，是为了让上升沿变得更陡，减小传输延迟，事实证明，这么做是正确的，因为当上拉电阻变成1k以后，在1Mbps速率下便无法正常通讯。