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用于高速數(shù)字通信的隔離式CAN收發(fā)器IC
用于高速數(shù)字通信的隔離式CAN收發(fā)器IC
想象一下，如果您的汽車中的電子設(shè)備需要一對電線才能相互連接。汽車中的電纜組件已經(jīng)非常復(fù)雜，但是CAN總線是有助于減少總線寬度和線數(shù)的協(xié)議之一。盡管最初是由大型制造商而非汽車行業(yè)采用的，但CAN總線仍然是汽車領(lǐng)域的重要組成部分，并在樓宇自動化等領(lǐng)域得到了應(yīng)用。
從本質(zhì)上講，任何需要在單個串行總線上連接多個設(shè)備且可以延伸很長距離的系統(tǒng)都可以使用CAN總線。使能組件是一個特殊的收發(fā)器，它向總線的其余部分提供邏輯信號。根據(jù)最終子系統(tǒng)的位置，工業(yè)，汽車，機(jī)器人技術(shù)和類似應(yīng)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)器和在市場上可以找到的示例組件。
了解CAN總線
控制器局域網(wǎng)（CAN）總線最初是由博世開發(fā)的，最終被編入ISO 11898標(biāo)準(zhǔn)。盡管初學(xué)者可能很難構(gòu)建數(shù)據(jù)幀，但該體系結(jié)構(gòu)非常簡單。總線上的每個設(shè)備都使用一個收發(fā)器，然后收發(fā)器向總線上的每個其他設(shè)備的收發(fā)器發(fā)送消息或從中接收消息。基本的識別功能可確保僅網(wǎng)絡(luò)上所需的節(jié)點(diǎn)實(shí)際處理接收到的數(shù)據(jù)。典型的CAN總線的結(jié)構(gòu)如下所示。
CAN總線協(xié)議中使用的標(biāo)準(zhǔn)功能是一系列數(shù)據(jù)速率，錯誤處理，沖突檢測和容錯能力。在此總線中，我們有一個兩線制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以跨越很長的距離，具體取決于數(shù)據(jù)速率。CAN標(biāo)準(zhǔn)中定義的數(shù)據(jù)速率和最大距離如下所示。請注意，最后一項(xiàng)是在CAN FD規(guī)范（ISO 11898-2）中定義的。該標(biāo)準(zhǔn)允許將更多數(shù)據(jù)打包為一個幀（64字節(jié)，而傳統(tǒng)CAN為8字節(jié)）。
在工業(yè)控制和通信中的某些原始應(yīng)用可能涉及在高壓源附近工作，因此需要隔離以保護(hù)系統(tǒng)組件。可以使用CAN收發(fā)器IC而不是使用外部變壓器來消除共模瞬變。
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總線接口所需的標(biāo)準(zhǔn)功能，同時確保了高電流隔離。由于諸如汽車，航空航天和一系列工業(yè)應(yīng)用之類的應(yīng)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)器是確保可靠性的理想之選。
由于您需要在電隔離與數(shù)據(jù)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(guī)范：
隔離等級。隔離是使用這些類型的收發(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(yīng)用的兼容性非常重要。通常將其表示為kV范圍內(nèi)的RMS值。
故障電壓。電氣故障可能發(fā)生在總線上，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(shù)據(jù)表中對此進(jìn)行檢查。
符合標(biāo)準(zhǔn)。像許多電源管理組件一樣，隔離式CAN收發(fā)器的數(shù)據(jù)表可能包含合規(guī)性聲明。UL 1577是一種通用標(biāo)準(zhǔn)，但是如果收發(fā)器針對特定應(yīng)用，則可以列出IEC標(biāo)準(zhǔn)或ISO標(biāo)準(zhǔn)。
ISO1042QDWRQ1
德州儀器（TI）的ISO1042QDWRQ1隔離式CAN收發(fā)器提供了靈活的數(shù)據(jù)速率（高達(dá)1 Mbps的經(jīng)典CAN和高達(dá)5 Mbps的CAN FD）。該收發(fā)器支持高達(dá)+/- 30 V的共模電壓范圍以及高達(dá)70 V的故障保護(hù)。它還支持與標(biāo)準(zhǔn)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(dá)5 kV（RMS）的電流隔離。
MAX14882
此向Maxim Integrated MAX14882工作在高達(dá)1 Mbps和電流隔離的60秒與848 V（RMS）連續(xù)工作電壓提供高達(dá)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(dá)54V。該組件還符合基本絕緣和cUL的UL 1577標(biāo)準(zhǔn)（CSA公告5A）。理想的應(yīng)用包括建筑控制，工業(yè)控制和HVAC。
TJA1052IT
恩智浦半導(dǎo)體（NXP Semiconductors）的TJA1052IT系列專門針對電動汽車，這些電動汽車要求高低壓子系統(tǒng)之間具有高電流隔離。該組件提供高達(dá)5 Mbps的數(shù)據(jù)速率，可用于12和24 V系統(tǒng)。除了提供高達(dá)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(dá)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(shè)計人員為許多應(yīng)用程序所需的頂級組件。除了這些組件之外，您的下一個支持CAN總線的系統(tǒng)可能還需要其他部件。
即使在為系統(tǒng)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管理電源中的功率分配。這是高壓/電流系統(tǒng)所需的其他一些常見組件：
TVS二極管或其他過壓保護(hù)組件
總線終端電阻
電源管理IC（PMIC）