고속 디지털 통신을 위한 격리된 CAN 트랜시버 IC들

작성 날짜: 이월 26, 2021
업데이트 날짜: 칠월 1, 2024

자동차의 전자 장치들이 서로 연결하기 위해 한 쌍의 전선이 필요하다고 상상해보세요. 자동차의 케이블 어셈블리는 이미 엄청나지만, CAN 버스는 버스 폭과 전선 수를 줄이는 데 도움을 주는 프로토콜 중 하나입니다. 원래는 자동차 산업보다는 대형 제조업체에서 채택되었지만, CAN 버스는 자동차 분야의 중요한 부분으로 남아 있으며 건물 자동화와 같은 분야에서도 사용됩니다.

본질적으로, 단일 직렬 버스에서 여러 장치를 연결해야 하는 모든 시스템은 장거리에 걸쳐 CAN 버스를 사용할 수 있습니다. 이를 가능하게 하는 구성 요소는 나머지 버스에 논리 신호를 제공하는 특수 트랜시버입니다. 산업, 자동차, 로봇 공학 등과 같은 응용 프로그램은 최종 하위 시스템의 위치에 따라 절연된 CAN 트랜시버가 필요할 수 있습니다. 절연된 CAN 트랜시버를 사용해야 할 때와 시장에서 찾을 수 있는 예제 구성 요소는 다음과 같습니다.

CAN 버스 이해하기

컨트롤러 영역 네트워크(CAN) 버스는 원래 보쉬에 의해 개발되었으며 결국 ISO 11898 표준에서 규정되었습니다. 이 아키텍처는 꽤 단순하지만, 데이터 프레임 구성은 처음하는 사람에게는 어려울 수 있습니다. 버스 상의 각 장치는 트랜시버를 사용하며, 그런 다음 트랜시버가 버스 상의 모든 다른 장치의 트랜시버로부터 메시지를 송수신합니다. 기본 식별 기능은 네트워크 상의 원하는 노드만이 수신된 데이터를 실제로 처리하도록 보장합니다. 전형적인 CAN 버스의 구조는 아래에 나와 있습니다.

각 노드에 트랜시버가 있는 CAN 버스 아키텍처.

CAN 버스 프로토콜에서 사용되는 표준 기능에는 데이터 속도 범위, 오류 처리, 충돌 감지 및 고장 허용이 포함됩니다. 이 버스에서는 데이터 속도에 따라 장거리에 걸쳐 사용할 수 있는 2선 시스템을 가지고 있습니다. CAN 표준에서 정의된 데이터 속도와 최대 거리는 아래에 나와 있습니다. 마지막 항목은 CAN FD 사양(ISO 11898-2)에서 정의되며; 이 표준은 단일 프레임에 더 많은 데이터를 포장할 수 있도록 합니다(클래식 CAN의 8바이트 대 64바이트).

일부 원래 응용 프로그램은 산업 제어 및 통신에서 고전압 소스 근처에서 작업할 가능성이 있으므로, 시스템 구성 요소를 보호하기 위해 절연이 필요합니다. 공통 모드 전이를 취소하기 위해 외부 변압기를 사용하는 대신 CAN 트랜시버 IC를 사용할 수 있습니다.

절연된 CAN 트랜시버를 사용하는 이유는?

절연된 CAN 트랜시버 IC는 CAN 버스와 인터페이스하는 데 필요한 표준 기능을 통합하면서 높은 갈바닉 절연을 보장합니다. 자동차, 항공우주 및 다양한 산업 응용 프로그램과 같은 응용 분야에서 고전압 소스 또는 가능한 전력 서지 근처에서 작업해야 하므로, 절연된 CAN 트랜시버는 신뢰성을 보장하는 데 이상적입니다.

갈바닉 절연과 데이터 속도 및 기타 통합 기능 사이의 균형을 맞추어야 하므로 다음과 같은 중요한 사양에 주의를 기울이십시오:

절연 등급. 이러한 유형의 트랜시버가 사용되는 주된 이유는 절연이며, ESD 등급은 안전성을 보장하고 특정 애플리케이션 및 다른 제품과의 호환성을 중요하게 합니다. 이는 보통 kV 범위의 RMS 값으로 명시됩니다.

고장 전압. 전기적 고장은 외부 전원원으로 유발되기보다는 버스에서 발생할 수 있습니다. 고장 전압은 일반적으로 고품질 구성 요소의 경우 수십 V입니다.

온도 등급. CAN 버스는 일반적으로 더 엄격한 환경에서 배치되므로 높은 온도 요구 사항을 가질 수 있습니다. 구성 요소 데이터시트에서 이를 확인하십시오.

표준 준수. 많은 전력 관리 구성 요소와 마찬가지로, 절연된 CAN 트랜시버의 데이터시트에는 준수 성명이 포함될 수 있습니다. UL 1577은 하나의 일반적인 표준이지만, 트랜시버가 특정 애플리케이션을 목표로 할 경우 IEC 표준이나 ISO 표준이 나열될 수 있습니다.

구성 요소 제조업체 및 유통업체에서 찾을 수 있는 일반적인 CAN 트랜시버 IC 몇 가지입니다.

Texas Instruments, ISO1042QDWRQ1

Texas Instruments의 ISO1042QDWRQ1 절연 CAN 트랜시버는 유연한 데이터 속도(클래식 CAN 최대 1 Mbps 및 CAN FD 최대 5 Mbps)를 제공합니다. 이 트랜시버는 최대 +/- 30 V의 공통 모드 전압 범위를 지원하며 최대 70 V의 고장 보호 기능을 제공합니다. 또한 표준 CAN 컨트롤러에 다양한 로직 인터페이스를 지원합니다. 갈바닉 절연은 최대 5 kV(RMS)까지 보장되며 100 kV/µs CMTI 및 1060 V RMS 작동 전압을 지원합니다.

Texas Instruments의 ISO1042QDWRQ1 절연 CAN 트랜시버를 위한 권장 레이아웃. ISO1042QDWRQ1 데이터시트에서.

Maxim Integrated, MAX14882

Maxim Integrated의 MAX14882는 최대 1 Mbps에서 작동하며 60초 동안 최대 5 kV(RMS)의 갈바닉 절연을 제공하고 848 V(RMS)의 지속적인 작동 전압을 가집니다. 통합 LDO는 공급 인터페이스에 대한 넓은 전압 범위를 수용하며, 이 트랜시버는 최대 54 V까지 고장에 대해 내성을 가집니다. 이 구성 요소는 또한 기본 절연에 대한 UL 1577 표준 및 cUL(CSA Bulletin 5A)에 준수합니다. 이상적인 애플리케이션에는 건물 제어, 산업 제어 및 HVAC가 포함됩니다.

분할 종단이 있는 전형적인 MAX14882 응용 회로. MAX14882 데이터시트에서.

NXP Semiconductors, TJA1052IT

NXP Semiconductors의 TJA1052IT 시리즈는 고전압 및 저전압 하위 시스템 간에 높은 갈바닉 절연이 필요한 전기 자동차를 목표로 합니다. 이 구성요소는 최대 5 Mbps의 데이터 전송률을 제공하며 12V 및 24V 시스템에서 사용할 수 있습니다. 높은 절연성을 5 kV까지 제공하는 것 외에도, 이 IC는 UL 1577, IEC 61010, IEC 60950, ISO6469와 호환됩니다. 이 시리즈의 변형은 1 kV, 2 kV 또는 5 kV까지의 절연을 제공합니다.

TJA1052IT 절연 CAN 트랜시버의 응용 회로. TJA1052IT 데이터시트에서.

절연 및 통신을 위한 기타 구성요소

여기에 제시된 구성요소들은 몇 가지 옵션에 불과하지만, 많은 응용 프로그램에서 설계자가 필요로 하는 최고급 구성요소를 대표합니다. 이러한 구성요소 외에도 다음 CAN 버스 지원 시스템을 위해 필요할 수 있는 다른 부품들이 있습니다.

시스템에 공통 모드 초크 구성요소 및 기타 필터를 선택한 후에도 전원 공급 장치에서 전력 분배를 관리하기 위해 필요한 다양한 구성요소가 있을 것입니다. 고전압/전류 시스템에 필요한 기타 일반적인 구성요소는 다음과 같습니다:

어떤 유형의 시스템을 설계하든, Octopart의 고급 검색 및 필터링 기능을 사용하여 디지털 버스 프로토콜을 배치하고 라우팅하는 데 필요한 구성요소를 찾을 수 있습니다. Octopart의 포괄적인 제조업체 및 유통업체 데이터셋과 사용자 친화적인 인터페이스를 통해 다양한 절연 CAN 트랜시버 IC를 쉽게 찾을 수 있습니다. 데이터 전송 및 관리에 필요한 구성요소를 찾기 위해 저희의 집적 회로 페이지를 확인해 보세요.

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