用于高速數字通信的隔離式CAN收發(fā)器IC

2021-05-11

用于高速數字通信的隔離式CAN收發(fā)器IC

想象一下，如果您的汽車(chē)中的電子設備需要一對電線(xiàn)才能相互連接。汽車(chē)中的電纜組件已經(jīng)非常復雜，但是CAN總線(xiàn)是有助于減少總線(xiàn)寬度和線(xiàn)數的協(xié)議之一。盡管最初是由大型制造商而非汽車(chē)行業(yè)采用的，但CAN總線(xiàn)仍然是汽車(chē)領(lǐng)域的重要組成部分，并在樓宇自動(dòng)化等領(lǐng)域得到了應用。

從本質(zhì)上講，任何需要在單個(gè)串行總線(xiàn)上連接多個(gè)設備且可以延伸很長(cháng)距離的系統都可以使用CAN總線(xiàn)。使能組件是一個(gè)特殊的收發(fā)器，它向總線(xiàn)的其余部分提供邏輯信號。根據最終子系統的位置，工業(yè)，汽車(chē)，機器人技術(shù)和類(lèi)似應用可能需要隔離的CAN收發(fā)器。在這種情況下，您需要使用隔離的CAN收發(fā)器和在市場(chǎng)上可以找到的示例組件。

了解CAN總線(xiàn)

控制器局域網(wǎng)（CAN）總線(xiàn)最初是由博世開(kāi)發(fā)的，最終被編入ISO 11898標準。盡管初學(xué)者可能很難構建數據幀，但該體系結構非常簡(jiǎn)單?？偩€(xiàn)上的每個(gè)設備都使用一個(gè)收發(fā)器，然后收發(fā)器向總線(xiàn)上的每個(gè)其他設備的收發(fā)器發(fā)送消息或從中接收消息?；镜淖R別功能可確保僅網(wǎng)絡(luò )上所需的節點(diǎn)實(shí)際處理接收到的數據。典型的CAN總線(xiàn)的結構如下所示。

CAN總線(xiàn)協(xié)議中使用的標準功能是一系列數據速率，錯誤處理，沖突檢測和容錯能力。在此總線(xiàn)中，我們有一個(gè)兩線(xiàn)制系統，該系統可以跨越很長(cháng)的距離，具體取決于數據速率。CAN標準中定義的數據速率和最大距離如下所示。請注意，最后一項是在CAN FD規范（ISO 11898-2）中定義的。該標準允許將更多數據打包為一個(gè)幀（64字節，而傳統CAN為8字節）。

在工業(yè)控制和通信中的某些原始應用可能涉及在高壓源附近工作，因此需要隔離以保護系統組件?？梢允褂?span>CAN收發(fā)器IC而不是使用外部變壓器來(lái)消除共模瞬變。

為什么要使用隔離式CAN收發(fā)器？

隔離的CAN收發(fā)器IC集成了與CAN總線(xiàn)接口所需的標準功能，同時(shí)確保了高電流隔離。由于諸如汽車(chē)，航空航天和一系列工業(yè)應用之類(lèi)的應用需要在高壓源附近或可能存在的電涌附近工作，因此隔離式CAN收發(fā)器是確?？煽啃缘睦硐胫x。

由于您需要在電隔離與數據速率和其他集成功能之間取得平衡，因此請注意以下重要規范：

隔離等級。隔離是使用這些類(lèi)型的收發(fā)器的主要原因，它們的ESD額定值對于確保安全性以及與其他產(chǎn)品和特定應用的兼容性非常重要。通常將其表示為kV范圍內的RMS值。 

故障電壓。電氣故障可能發(fā)生在總線(xiàn)上，而不是由外部電源引起的。對于高質(zhì)量組件，故障電壓通常為幾十伏。 

溫度額定值。由于CAN總線(xiàn)通常部署在更惡劣的環(huán)境中，因此它們可能需要較高的溫度。確保在您的組件數據表中對此進(jìn)行檢查。 

符合標準。像許多電源管理組件一樣，隔離式CAN收發(fā)器的數據表可能包含合規性聲明。UL 1577是一種通用標準，但是如果收發(fā)器針對特定應用，則可以列出IEC標準或ISO標準。 

ISO1042QDWRQ1

德州儀器（TI）的ISO1042QDWRQ1隔離式CAN收發(fā)器提供了靈活的數據速率（高達1 Mbps的經(jīng)典CAN和高達5 Mbps的CAN FD）。該收發(fā)器支持高達+/- 30 V的共模電壓范圍以及高達70 V的故障保護。它還支持與標準CAN控制器的各種邏輯接口。在100 kV / μs CMTI和1060 V RMS工作電壓的情況下，可以保證高達5 kV（RMS）的電流隔離。

MAX14882

此向Maxim Integrated MAX14882工作在高達1 Mbps和電流隔離的60秒與848 V（RMS）連續工作電壓提供高達5 kV（RMS）。集成的LDO可以為電源接口提供較寬的電壓范圍，并且該收發(fā)器的容錯能力高達54V。該組件還符合基本絕緣和cUL的UL 1577標準（CSA公告5A）。理想的應用包括建筑控制，工業(yè)控制和HVAC。

TJA1052IT

恩智浦半導體（NXP Semiconductors）的TJA1052IT系列專(zhuān)門(mén)針對電動(dòng)汽車(chē)，這些電動(dòng)汽車(chē)要求高低壓子系統之間具有高電流隔離。該組件提供高達5 Mbps的數據速率，可用于12和24 V系統。除了提供高達5 kV的高隔離度之外，該IC還符合UL 1577，IEC 61010，IEC 60950和ISO6469的要求。該系列的變體可提供高達1 kV，2 kV或5 kV的隔離度。

隔離和通訊的其他組件

這里介紹的組件只是一些選擇，但它們代表了設計人員為許多應用程序所需的頂級組件。除了這些組件之外，您的下一個(gè)支持CAN總線(xiàn)的系統可能還需要其他部件。

即使在為系統選擇共模扼流圈組件和其他濾波器之后，您可能仍需要一系列組件來(lái)管理電源中的功率分配。這是高壓/電流系統所需的其他一些常見(jiàn)組件：

TVS二極管或其他過(guò)壓保護組件

總線(xiàn)終端電阻

電源管理IC（PMIC）