隔离式CAN收发器IC用于高速数字通信

想象一下，如果你的汽车中的电子设备需要一对线缆来相互连接。汽车中的电缆组装已经相当庞大，但CAN总线是帮助减少总线宽度和线缆数量的协议之一。尽管最初是由大型制造商而不是汽车工业采用的，CAN总线仍然是汽车领域的重要部分，并在建筑自动化等领域找到了用途。

本质上，任何需要在单个串行总线上连接多个设备并且可以延伸很长距离的系统都可以使用CAN总线。使其成为可能的是一种特殊的收发器，它为总线的其余部分提供逻辑信号。工业、汽车、机器人等应用可能需要隔离的CAN收发器，这取决于最终子系统的位置。以下是您需要使用隔离CAN收发器的情况以及您在市场上可以找到的示例组件。

理解CAN总线

控制器局域网络（CAN）总线最初由博世（Bosch）开发，并最终在ISO 11898标准中得到规范。这种架构非常简单，尽管对于初学者来说，数据帧的构建可能会有些困难。总线上的每个设备都使用一个收发器，然后向总线上每个其他设备的收发器传输和接收消息。一个基本的识别功能确保网络上只有期望的节点实际处理接收到的数据。下面展示了典型的CAN总线结构。

每个节点上都有收发器的CAN总线架构。

CAN总线协议中使用的标准功能包括一系列数据速率、错误处理、冲突检测和容错能力。在这个总线中，我们有一个可以跨越长距离的双线系统，具体取决于数据速率。CAN标准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；这个标准允许将更多数据打包进单个帧中（64字节对比经典CAN的8字节）。

一些最初在工业控制和通信中的应用可能涉及在高电压源附近工作，因此需要隔离来保护系统组件。您可以使用CAN收发器IC，而不是使用外部变压器来取消共模瞬态。

为什么使用隔离的CAN收发器？

隔离的CAN收发器IC集成了与CAN总线接口所需的标准功能，同时确保高电隔离。由于汽车、航空航天和一系列工业应用需要在高电压源附近或可能的电源浪涌附近工作，隔离的CAN收发器是确保可靠性的理想选择。

因为您需要在隔离与数据速率及其他集成特性之间取得平衡，所以请注意这些重要规格：

• 隔离等级。隔离是使用这类收发器的主要原因，它们的ESD等级对于确保安全性和与其他产品及特定应用的兼容性非常重要。这通常以kV范围的RMS值表示。

• 故障电压。电气故障可能发生在总线上，而不是由外部电源引起的。对于高质量组件，故障电压通常为几十伏。

• 温度等级。由于CAN总线通常部署在较为恶劣的环境中，它们可能需要较高的温度要求。请务必在您的组件数据表中检查此项。

• 标准合规性。像许多电源管理组件一样，隔离CAN收发器的数据表可能包含合规性声明。UL 1577是一个常见标准，但如果收发器针对特定应用，也可能列出IEC标准或ISO标准。

以下是您会从组件制造商和分销商那里找到的一些常见CAN收发器IC。

Texas Instruments, ISO1042QDWRQ1

Texas Instruments的ISO1042QDWRQ1隔离CAN收发器提供灵活的数据速率（经典CAN高达1 Mbps和CAN FD高达5 Mbps）。该收发器支持高达±30 V的共模电压范围，具有高达70 V的故障保护。它还支持多种逻辑接口到标准CAN控制器。保证的电气隔离高达5 kV（RMS），具有100 kV/µs CMTI和1060 V RMS工作电压。

来自Texas Instruments的ISO1042QDWRQ1隔离CAN收发器推荐布局。来自ISO1042QDWRQ1数据表

Maxim Integrated, MAX14882

Maxim Integrated的MAX14882操作速率高达1 Mbps，并为60秒提供高达5 kV（RMS）的电气隔离，持续工作电压为848 V（RMS）。集成的LDO接受广泛的供电接口电压范围，此收发器对高达54 V的故障具有容错性。该组件还符合UL 1577标准的基本绝缘和cUL（CSA公告5A）。理想应用包括建筑控制、工业控制和暖通空调。

典型的MAX14882应用电路，带有分裂终端。来自MAX14882数据手册。

NXP半导体，TJA1052IT

NXP半导体的TJA1052IT系列专门针对电动汽车，这些汽车需要在高压和低压子系统之间提供高电隔离。该组件提供高达5 Mbps的数据速率，可用于12和24 V系统。除了提供高达5 kV的高隔离外，该IC还符合UL 1577、IEC 61010、IEC 60950和ISO6469的标准。此系列的变体提供1 kV、2 kV或5 kV的隔离。

TJA1052IT隔离CAN收发器的应用电路。来自TJA1052IT数据手册。

隔离和通信的其他组件

这里介绍的组件只是几个选项，但它们代表了设计师在许多应用中需要的顶级组件。除了这些组件，您可能还需要为下一个能够使用CAN总线的系统选择其他部件。

即使在您为系统选择了共模扼流圈组件和其他滤波器之后，您可能还需要一系列组件来管理电源供应中的电力分配。这里是一些高压/电流系统所需的其他常见组件：

• TVS二极管或其他过压保护组件

• 总线终端电阻

• 电源管理IC（PMICs）

无论您正在设计哪种类型的系统，您都可以使用Octopart中的高级搜索和过滤功能找到所需的组件。Octopart提供全面的制造商和分销商数据集，以及用户友好的界面，帮助您找到大量隔离CAN收发器IC。查看我们的集成电路页面，找到您需要的数据传输和管理组件。

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