Circuits intégrés de transceiver CAN isolés pour communication numérique à haute vitesse

Créé: Février 26, 2021
Mise à jour: Juillet 1, 2024

Imaginez si l'électronique de votre voiture avait besoin d'une paire de fils pour se connecter entre eux. Les faisceaux de câbles dans les voitures sont déjà impressionnants, mais le bus CAN est l'un des protocoles qui aide à réduire la largeur du bus et le nombre de fils. Bien qu'initialement adopté par de grands fabricants plutôt que par l'industrie automobile, le bus CAN reste une partie importante du paysage automobile et trouve des utilisations dans des domaines comme l'automatisation des bâtiments.

En essence, tout système nécessitant la connexion de plusieurs dispositifs sur un seul bus série pouvant s'étendre sur une longue distance peut utiliser le bus CAN. Le composant permettant cela est un transceiver spécial qui fournit des signaux logiques au reste du bus. Les applications industrielles, automobiles, robotiques et similaires peuvent nécessiter un transceiver CAN isolé, selon l'emplacement du sous-système final. Voici quand vous aurez besoin d'utiliser un transceiver CAN isolé et des exemples de composants que vous trouverez sur le marché.

Comprendre le bus CAN

Le réseau de contrôleurs (CAN) bus a été initialement développé par Bosch et a finalement été codifié dans les normes ISO 11898. Cette architecture est assez simple, bien que la construction de trames de données puisse être difficile pour un débutant. Chaque dispositif sur le bus utilise un transceiver, qui transmet et reçoit ensuite des messages de/vers le transceiver de chaque autre dispositif sur le bus. Une fonctionnalité d'identification de base assure que seul le nœud désiré sur le réseau traite réellement les données reçues. La structure d'un bus CAN typique est montrée ci-dessous.

Architecture du bus CAN avec un transceiver sur chaque nœud.

Les caractéristiques standard utilisées dans le protocole bus CAN sont une gamme de débits de données, la gestion des erreurs, la détection de collision et la tolérance aux fautes. Dans ce bus, nous avons un système à deux fils qui peut couvrir de longues distances, selon le débit de données. Les débits de données et les distances maximales définis dans les normes CAN sont indiqués ci-dessous. Notez que la dernière entrée est définie dans la spécification CAN FD (ISO 11898-2) ; cette norme permet de regrouper plus de données dans une seule trame (64 octets vs. 8 octets pour le CAN classique).

Certaines applications originales dans le contrôle industriel et la communication impliquaient probablement de travailler près de sources de haute tension, donc l'isolation est nécessaire pour protéger les composants du système. Plutôt que d'utiliser un transformateur externe pour annuler les transitoires en mode commun, vous pouvez utiliser un circuit intégré (IC) transceiver CAN.

Pourquoi utiliser un transceiver CAN isolé ?

Un circuit intégré transceiver CAN isolé intègre les caractéristiques standard requises pour interfacer avec un bus CAN tout en assurant une haute isolation galvanique. Comme les applications telles que l'automobile, l'aérospatiale et une gamme d'applications industrielles nécessitent de travailler près de source de haute tension ou de possibles surtensions, les transceivers CAN isolés sont idéaux pour garantir la fiabilité.

Parce que vous devrez équilibrer l'isolation galvanique avec le débit de données et d'autres caractéristiques intégrées, prêtez attention à ces spécifications importantes :

Notes d'isolation. L'isolation est la raison principale pour laquelle ces types de transmetteurs sont utilisés, et leurs notes ESD sont importantes pour assurer la sécurité et la compatibilité avec d'autres produits et applications spécifiques. Cela est normalement exprimé comme une valeur RMS dans la gamme des kV.

Tension de défaut. Des défauts électriques peuvent survenir sur le bus, plutôt qu'être induits par une source d'alimentation externe. La tension de défaut est typiquement de plusieurs dizaines de V pour les composants de haute qualité.

Note de température. Puisque les bus CAN sont normalement déployés dans des environnements plus rudes, ils peuvent nécessiter une exigence de température élevée. Assurez-vous de vérifier cela dans vos fiches techniques de composants.

Conformité aux normes. Comme beaucoup de composants de gestion de l'énergie, les fiches techniques pour les transmetteurs CAN isolés peuvent contenir des déclarations de conformité. UL 1577 est une norme commune, mais des normes IEC ou ISO peuvent être listées si le transmetteur cible des applications spécifiques.

Voici quelques-uns des transmetteurs CAN IC courants que vous trouverez chez les fabricants et distributeurs de composants.

Texas Instruments, ISO1042QDWRQ1

Le transmetteur CAN isolé ISO1042QDWRQ1 de Texas Instruments offre un débit de données flexible (CAN classique jusqu'à 1 Mbps et CAN FD jusqu'à 5 Mbps). Ce transmetteur supporte jusqu'à +/- 30 V de tension de mode commun avec jusqu'à 70 V de protection contre les défauts. Il prend également en charge une variété d'interfaces logiques vers un contrôleur CAN standard. L'isolation galvanique est garantie jusqu'à 5 kV (RMS) avec 100 kV/µs CMTI et 1060 V RMS de tension de travail.

Disposition recommandée pour le transmetteur CAN isolé ISO1042QDWRQ1 de Texas Instruments. Tiré de la fiche technique ISO1042QDWRQ1

Maxim Integrated, MAX14882

Ce MAX14882 de Maxim Integrated fonctionne jusqu'à 1 Mbps et fournit jusqu'à 5 kV (RMS) d'isolation galvanique pendant 60 s avec 848 V (RMS) de tension de travail continue. Le LDO intégré accepte une large gamme de tensions pour l'interface d'alimentation, et ce transmetteur est tolérant aux défauts jusqu'à 54 V. Ce composant est également conforme à la norme UL 1577 pour l'isolation de base et cUL (Bulletin CSA 5A). Les applications idéales incluent les contrôles de bâtiment, le contrôle industriel et le CVC.

Circuit d'application typique du MAX14882 avec terminaison divisée. Extrait du datasheet du MAX14882.

NXP Semiconductors, TJA1052IT

La série TJA1052IT de NXP Semiconductors est spécifiquement destinée aux véhicules électriques, qui nécessitent une haute isolation galvanique entre les sous-systèmes de haute et basse tension. Ce composant offre un débit de données allant jusqu'à 5 Mbps et peut être utilisé dans des systèmes de 12 et 24 V. En plus de fournir une haute isolation jusqu'à 5 kV, ce CI est conforme aux normes UL 1577, IEC 61010, IEC 60950, et ISO6469. Les variantes de cette série fournissent une isolation jusqu'à 1 kV, 2 kV, ou 5 kV.

Circuit d'application pour le transceiver CAN isolé TJA1052IT. Extrait du datasheet du TJA1052IT.

Autres composants pour l'isolation et la communication

Les composants présentés ici ne sont que quelques options, mais ils représentent les composants de pointe dont les concepteurs ont besoin pour de nombreuses applications. En plus de ces composants, il existe d'autres pièces dont vous pourriez avoir besoin pour votre prochain système capable de bus CAN.

Même après avoir sélectionné des composants de choke en mode commun et d'autres filtres pour votre système, vous aurez probablement besoin d'une gamme de composants pour gérer la distribution d'énergie dans votre alimentation. Voici d'autres composants courants nécessaires pour les systèmes à haute tension/courant :

Peu importe le type de système que vous concevez, vous pouvez trouver les composants dont vous avez besoin pour placer et router les protocoles de bus numériques en utilisant les fonctionnalités de recherche avancée et de filtrage sur Octopart. Le jeu de données complet des fabricants et distributeurs d'Octopart, ainsi qu'une interface conviviale, vous aideront à trouver une vaste gamme de CI de transceiver CAN isolés. Consultez notre page sur les circuits intégrés pour trouver les composants dont vous aurez besoin pour la transmission et la gestion des données.

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