IC trasmettitori isolati CAN per comunicazione digitale ad alta velocità

Creato: febbraio 26, 2021
Aggiornato: luglio 1, 2024

Immagina se l'elettronica nella tua auto avesse bisogno di una coppia di fili per connettersi l'una con l'altra. Gli assemblaggi di cavi nelle auto sono già impressionanti, ma il bus CAN è uno dei protocolli che aiuta a ridurre la larghezza del bus e il numero di fili. Sebbene originariamente adottato dai grandi produttori piuttosto che dall'industria automobilistica, il bus CAN rimane una parte importante del panorama automobilistico e trova impiego in aree come l'automazione degli edifici.

In sostanza, qualsiasi sistema che richiede la connessione di più dispositivi su un unico bus seriale che può estendersi su lunghe distanze può fare uso del bus CAN. Il componente abilitante è un trasmettitore speciale che fornisce segnali logici al resto del bus. Applicazioni industriali, automobilistiche, robotiche e simili possono richiedere un trasmettitore CAN isolato, a seconda della posizione del sottosistema finale. Ecco quando avrai bisogno di utilizzare un trasmettitore CAN isolato e alcuni componenti di esempio che troverai sul mercato.

Comprendere il Bus CAN

Il bus di rete controller area (CAN) è stato originariamente sviluppato da Bosch ed è stato successivamente codificato negli standard ISO 11898. Questa architettura è piuttosto semplice, sebbene la costruzione del frame di dati possa essere difficile per un principiante. Ogni dispositivo sul bus utilizza un trasmettitore, che poi trasmette e riceve messaggi da/a ogni altro trasmettitore del dispositivo sul bus. Una caratteristica di identificazione di base assicura che solo il nodo desiderato sulla rete elabori effettivamente i dati ricevuti. La struttura di un tipico bus CAN è mostrata di seguito.

Architettura del bus CAN con un trasmettitore su ogni nodo.

Le caratteristiche standard utilizzate nel protocollo del bus CAN sono una gamma di velocità di trasmissione, gestione degli errori, rilevamento delle collisioni e tolleranza ai guasti. In questo bus, abbiamo un sistema a due fili che può coprire lunghe distanze, a seconda della velocità di trasmissione. Le velocità di trasmissione e le distanze massime definite negli standard CAN sono mostrate di seguito. Si noti che l'ultima voce è definita nella specifica CAN FD (ISO 11898-2); questo standard consente di imballare più dati in un singolo frame (64 byte vs. 8 byte per il CAN classico).

Alcune applicazioni originali nel controllo industriale e nella comunicazione probabilmente comportavano il lavoro vicino a fonti di alta tensione, quindi è necessaria l'isolazione per proteggere i componenti del sistema. Piuttosto che utilizzare un trasformatore esterno per annullare i transienti in modo comune, puoi utilizzare un IC trasmettitore CAN.

Perché Utilizzare un Trasmettitore CAN Isolato?

Un IC trasmettitore CAN isolato integra le caratteristiche standard richieste per interfacciarsi con un bus CAN garantendo al contempo un'elevata isolamento galvanico. Poiché applicazioni come automotive, aerospaziale e una gamma di applicazioni industriali richiedono di lavorare vicino a fonti di alta tensione o possibili sovratensioni, i trasmettitori CAN isolati sono ideali per garantire l'affidabilità.

Perché dovrai bilanciare l'isolamento galvanico con il tasso di trasmissione dati e altre caratteristiche integrate, presta attenzione a queste importanti specifiche:

Valutazioni di isolamento. L'isolamento è il motivo principale per cui questi tipi di trasmettitori vengono utilizzati, e le loro valutazioni ESD sono importanti per garantire sicurezza e compatibilità con altri prodotti e applicazioni specifiche. Questo è normalmente indicato come un valore RMS nell'intervallo dei kV.

Tensione di guasto. I guasti elettrici possono verificarsi sul bus, piuttosto che essere indotti da una fonte di alimentazione esterna. La tensione di guasto è tipicamente di diverse decine di V per componenti di alta qualità.

Valutazione della temperatura. Poiché i bus CAN sono normalmente impiegati in ambienti più severi, possono richiedere un alto requisito di temperatura. Assicurati di controllare questo nei datasheet dei tuoi componenti.

Conformità agli standard. Come molti componenti per la gestione dell'energia, i datasheet per i trasmettitori CAN isolati possono contenere dichiarazioni di conformità. UL 1577 è uno standard comune, ma possono essere elencati standard IEC o ISO se il trasmettitore è destinato a applicazioni specifiche.

Ecco alcuni dei comuni IC trasmettitori CAN che troverai dai produttori di componenti e distributori.

Texas Instruments, ISO1042QDWRQ1

Il trasmettitore CAN isolato ISO1042QDWRQ1 di Texas Instruments offre un tasso di trasmissione dati flessibile (CAN classico fino a 1 Mbps e CAN FD fino a 5 Mbps). Questo trasmettitore supporta fino a +/- 30 V di gamma di tensione in modo comune con fino a 70 V di protezione da guasti. Supporta anche una varietà di interfacce logiche con un controller CAN standard. L'isolamento galvanico è garantito fino a 5 kV (RMS) con 100 kV/µs CMTI e 1060 V RMS di tensione di lavoro.

Layout consigliato per il trasmettitore CAN isolato ISO1042QDWRQ1 di Texas Instruments. Dal datasheet ISO1042QDWRQ1

Maxim Integrated, MAX14882

Il MAX14882 di Maxim Integrated opera fino a 1 Mbps e fornisce fino a 5 kV (RMS) di isolamento galvanico per 60 s con 848 V (RMS) di tensione di lavoro continua. L'LDO integrato accetta un ampio intervallo di tensioni per l'interfaccia di alimentazione, e questo trasmettitore è tollerante ai guasti fino a 54 V. Questo componente è inoltre conforme allo standard UL 1577 per l'isolamento di base e cUL (CSA Bulletin 5A). Le applicazioni ideali includono il controllo degli edifici, il controllo industriale e l'HVAC.

Tipico circuito di applicazione MAX14882 con terminazione divisa. Dal datasheet MAX14882.

NXP Semiconductors, TJA1052IT

La serie TJA1052IT di NXP Semiconductors è specificamente destinata ai veicoli elettrici, che richiedono un'elevata isolazione galvanica tra i sottosistemi ad alta e bassa tensione. Questo componente fornisce una velocità di trasmissione dati fino a 5 Mbps e può essere utilizzato in sistemi da 12 e 24 V. Oltre a fornire un'alta isolazione fino a 5 kV, questo IC è conforme a UL 1577, IEC 61010, IEC 60950 e ISO6469. Le varianti in questa serie forniscono isolamento fino a 1 kV, 2 kV o 5 kV.

Circuito di applicazione per il trasmettitore CAN isolato TJA1052IT. Dal datasheet TJA1052IT.

Altri Componenti per Isolamento e Comunicazione

I componenti presentati qui sono solo alcune opzioni, ma rappresentano i componenti di punta di cui i progettisti hanno bisogno per molte applicazioni. Oltre a questi componenti, ci sono altre parti di cui potresti avere bisogno per il tuo prossimo sistema compatibile con bus CAN.

Anche dopo aver selezionato componenti di choke a modo comune e altri filtri per il tuo sistema, probabilmente avrai bisogno di una gamma di componenti per gestire la distribuzione dell'energia nel tuo alimentatore. Ecco alcuni altri componenti comuni necessari per sistemi ad alta tensione/corrente:

Indipendentemente dal tipo di sistema che stai progettando, puoi trovare i componenti di cui hai bisogno per posizionare e tracciare protocolli di bus digitali utilizzando le funzionalità avanzate di ricerca e filtraggio in Octopart. Il dataset completo di produttori e distributori di Octopart, così come un'interfaccia user-friendly, ti aiuteranno a trovare un'ampia gamma di IC trasmettitori CAN isolati. Dai un'occhiata alla nostra pagina sui circuiti integrati per trovare i componenti di cui avrai bisogno per la trasmissione e la gestione dei dati.

Rimani aggiornato con i nostri ultimi articoli iscrivendoti alla nostra newsletter.