用(yòng)于高速数字通信的隔离式CAN收发器IC

2021-05-11

用(yòng)于高速数字通信的隔离式CAN收发器IC

想象一下，如果您的汽車(chē)中的電(diàn)子设备需要一对電(diàn)線(xiàn)才能(néng)相互连接。汽車(chē)中的電(diàn)缆组件已经非常复杂，但是CAN总線(xiàn)是有(yǒu)助于减少总線(xiàn)宽度和線(xiàn)数的协议之一。尽管最初是由大型制造商(shāng)而非汽車(chē)行业采用(yòng)的，但CAN总線(xiàn)仍然是汽車(chē)领域的重要组成部分(fēn)，并在楼宇自动化等领域得到了应用(yòng)。

从本质上讲，任何需要在单个串行总線(xiàn)上连接多(duō)个设备且可(kě)以延伸很(hěn)長(cháng)距离的系统都可(kě)以使用(yòng)CAN总線(xiàn)。使能(néng)组件是一个特殊的收发器，它向总線(xiàn)的其余部分(fēn)提供逻辑信号。根据最终子系统的位置，工业，汽車(chē)，机器人技术和类似应用(yòng)可(kě)能(néng)需要隔离的CAN收发器。在这种情况下，您需要使用(yòng)隔离的CAN收发器和在市场上可(kě)以找到的示例组件。

了解CAN总線(xiàn)

控制器局域网（CAN）总線(xiàn)最初是由博世开发的，最终被编入ISO 11898标准。尽管初學(xué)者可(kě)能(néng)很(hěn)难构建数据帧，但该體(tǐ)系结构非常简单。总線(xiàn)上的每个设备都使用(yòng)一个收发器，然后收发器向总線(xiàn)上的每个其他(tā)设备的收发器发送消息或从中接收消息。基本的识别功能(néng)可(kě)确保仅网络上所需的节点实际处理(lǐ)接收到的数据。典型的CAN总線(xiàn)的结构如下所示。

CAN总線(xiàn)协议中使用(yòng)的标准功能(néng)是一系列数据速率，错误处理(lǐ)，冲突检测和容错能(néng)力。在此总線(xiàn)中，我们有(yǒu)一个两線(xiàn)制系统，该系统可(kě)以跨越很(hěn)長(cháng)的距离，具體(tǐ)取决于数据速率。CAN标准中定义的数据速率和最大距离如下所示。请注意，最后一项是在CAN FD规范（ISO 11898-2）中定义的。该标准允许将更多(duō)数据打包為(wèi)一个帧（64字节，而传统CAN為(wèi)8字节）。

在工业控制和通信中的某些原始应用(yòng)可(kě)能(néng)涉及在高压源附近工作，因此需要隔离以保护系统组件。可(kě)以使用(yòng)CAN收发器IC而不是使用(yòng)外部变压器来消除共模瞬变。

為(wèi)什么要使用(yòng)隔离式CAN收发器？

隔离的CAN收发器IC集成了与CAN总線(xiàn)接口所需的标准功能(néng)，同时确保了高電(diàn)流隔离。由于诸如汽車(chē)，航空航天和一系列工业应用(yòng)之类的应用(yòng)需要在高压源附近或可(kě)能(néng)存在的電(diàn)涌附近工作，因此隔离式CAN收发器是确保可(kě)靠性的理(lǐ)想之选。

由于您需要在電(diàn)隔离与数据速率和其他(tā)集成功能(néng)之间取得平衡，因此请注意以下重要规范：

隔离等级。隔离是使用(yòng)这些类型的收发器的主要原因，它们的ESD额定值对于确保安全性以及与其他(tā)产品和特定应用(yòng)的兼容性非常重要。通常将其表示為(wèi)kV范围内的RMS值。 

故障電(diàn)压。電(diàn)气故障可(kě)能(néng)发生在总線(xiàn)上，而不是由外部電(diàn)源引起的。对于高质量组件，故障電(diàn)压通常為(wèi)几十伏。 

温度额定值。由于CAN总線(xiàn)通常部署在更恶劣的环境中，因此它们可(kě)能(néng)需要较高的温度。确保在您的组件数据表中对此进行检查。 

符合标准。像许多(duō)電(diàn)源管理(lǐ)组件一样，隔离式CAN收发器的数据表可(kě)能(néng)包含合规性声明。UL 1577是一种通用(yòng)标准，但是如果收发器针对特定应用(yòng)，则可(kě)以列出IEC标准或ISO标准。 

ISO1042QDWRQ1

德州仪器（TI）的ISO1042QDWRQ1隔离式CAN收发器提供了灵活的数据速率（高达1 Mbps的经典CAN和高达5 Mbps的CAN FD）。该收发器支持高达+/- 30 V的共模電(diàn)压范围以及高达70 V的故障保护。它还支持与标准CAN控制器的各种逻辑接口。在100 kV / µs CMTI和1060 V RMS工作電(diàn)压的情况下，可(kě)以保证高达5 kV（RMS）的電(diàn)流隔离。

MAX14882

此向Maxim Integrated MAX14882工作在高达1 Mbps和電(diàn)流隔离的60秒(miǎo)与848 V（RMS）连续工作電(diàn)压提供高达5 kV（RMS）。集成的LDO可(kě)以為(wèi)電(diàn)源接口提供较宽的電(diàn)压范围，并且该收发器的容错能(néng)力高达54V。该组件还符合基本绝缘和cUL的UL 1577标准（CSA公告5A）。理(lǐ)想的应用(yòng)包括建筑控制，工业控制和HVAC。

TJA1052IT

恩智浦半导體(tǐ)（NXP Semiconductors）的TJA1052IT系列专门针对電(diàn)动汽車(chē)，这些電(diàn)动汽車(chē)要求高低压子系统之间具有(yǒu)高電(diàn)流隔离。该组件提供高达5 Mbps的数据速率，可(kě)用(yòng)于12和24 V系统。除了提供高达5 kV的高隔离度之外，该IC还符合UL 1577，IEC 61010，IEC 60950和ISO6469的要求。该系列的变體(tǐ)可(kě)提供高达1 kV，2 kV或5 kV的隔离度。

隔离和通讯的其他(tā)组件

这里介绍的组件只是一些选择，但它们代表了设计人员為(wèi)许多(duō)应用(yòng)程序所需的顶级组件。除了这些组件之外，您的下一个支持CAN总線(xiàn)的系统可(kě)能(néng)还需要其他(tā)部件。

即使在為(wèi)系统选择共模扼流圈组件和其他(tā)滤波器之后，您可(kě)能(néng)仍需要一系列组件来管理(lǐ)電(diàn)源中的功率分(fēn)配。这是高压/電(diàn)流系统所需的其他(tā)一些常见组件：

TVS二极管或其他(tā)过压保护组件

总線(xiàn)终端電(diàn)阻

電(diàn)源管理(lǐ)IC（PMIC）