CAN（コントローラ・エリア・ネットワーク）やRS-485、RS-422、RS-232、およびProfibusのような産業用ネットワークは、それらのアプリケーションにおいて厳しいシステム・レベルの過渡電流（作業中の静電気放電（ESD）や誘導負荷の遮断、リレーの接触バウンスおよび/または落雷などに起因）に耐えられなければなりません。このような条件を満たすように設計するには、要求される基準についての適切なツールや知識がなければ難しくなります。ここでは、IEC（国際電気標準会議）61000-4-2 ESD規格、IEC 61000-4-2 ESD試験設定およびCANトランシーバの保護を支援するトランジェント電圧サプレッサ（TVS）ダイオード回路について述べます。
IEC 61000-4-2 ESDイミュニティ試験は、帯電したオペレータがエンド・システムに放電する様子を模擬するシステム・レベルのESDテストです。IEC ESD試験の特性は、立ち上がり時間、放電時に供給されるエネルギー量および試験の間に投与される放電の数が他のESD標準試験とは異なります。接触放電と気中放電という2種類の試験方法がIEC ESD標準規格に含まれています。接触ESD試験は、IEC ESDガンから直接、被試験デバイス（DUT）にESDパルスを放電します。気中放電試験では、ESDガンとDUT間で放電し、十分にESDストライクが伝わるまで、帯電したESDガンをDUTの方へ動かして行きます。IEC ESD試験は、正と負の二つの極性があり、単一のレベルで両極性が存続しなければ合格にはなりません。表1は、IEC 61000-4-2 ESD試験電圧とピーク電流レベルを示しています。
表1：IEC 61000-4-2 ESD試験電圧レベル
*これはオープンレベルです。専用の装置でこのレベルを定義する必要があります。表で示した値よりも高い電圧を規格値にする場合、特殊なテスト装置が必要な場合があります。
図1にIEC ESDパルスの基本形状と、テストパルスのタイミングシーケンスを示します。図2はIEC ESDイミュニティ・コンプライアンス試験の設定です。
図1：IEC ESDパルスの電流波形と試験のタイミングシーケンス
図2：IEC ESDイミュニティ・コンプライアンス試験の設定
テキサス・インスツルメンツでの試験設定は、IEC ESD規格に完全準拠しています。床の金属板は、地面に直接つながり、机上の金属板とは470kΩの抵抗を直列接続して分離しています。机上の接地面の金属板の上には、この金属板からDUTを分離する薄い絶縁体を敷いています。このように、DUTと地面の間が低インピーダンス・パスの生成を防ぎ、DUTがESDストライクのエネルギーを十分に吸収できるようにしています。最後に、IEC ESDジェネレータとガンはテーブルの背面右隅に配置され、共に直接グラウンドにつながれています。このIEC ESDガンは、標準規格で定めた150pFのコンデンサと330Ωの抵抗からなる放電ネットワークを備えています。
上述したIEC 61000-4-2 ESD のような過酷な過渡現象に対するCANトランシーバを保護するため、TVSダイオードをバスラインCANHとCANL上に実装することができます。TVSダイオードは、トランシーバから離れて、どんな高エネルギー・パルスでも、地面にリダイレクトするクランプ回路の働きをします。ダイオードを選択するときは、設計要求ごとに予想されるエネルギー・レベルの種類に合わせて定格を決めなければならないことに留意してください。
TIの『TCAN1042』 および『TCAN1051』 トランシーバと、CDSOT23-SM712双方向TVSダイオードを組み合わせると、IEC ESDのアプリケーション向けに定格され、IEC ESD仕様に対してテストされるようになります。図3はTCAN10xxトランシーバにTVSダイオードを実装した回路を示し、表2はテスト結果を示しています。
図3：TVS保護回路実装のTCAN10xxトランシーバ
表2：TCAN10xx IEC ESD接触放電と気中放電のテスト結果
過渡保護機能を備えた『TCAN1042』『TCAN1051』に関する詳細は「IEC 61000 ESD、EFT およびサージ保護付き CAN、リファレンス・デザイン」を参照ください。
＜参考情報＞
・『TCAN1042』および『TCAN1051』のデータシート
・ホワイトペーパ “Simplify CAN bus implementations with chokeless tranceivers”（英語）
・EMC適合テストおよび『TCAN1042』『TCAN1051 CANトランシーバ』ファミリに関する
ビデオ（英語）：
+『TCAN1042』の車載向け放射EMC適合テスト
+『TCAN1042』と『TCAN1051』の車載向け伝導イミュニティ性能EMC適合テスト
+『TCAN1042EVM』評価モジュールの説明
上記の記事は下記 URL より翻訳転載されました。
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