CIs de Transceptor CAN Isolados para Comunicação Digital de Alta Velocidade

Imagine se a eletrônica do seu carro precisasse de um par de fios para se conectar um com o outro. As montagens de cabos nos carros já são impressionantes, mas o CAN bus é um dos protocolos que ajuda a diminuir a largura do bus e a contagem de fios. Embora originalmente adotado por grandes fabricantes em vez da indústria automotiva, o CAN bus permanece uma parte importante da paisagem automotiva e encontra usos em áreas como automação predial.

Em essência, qualquer sistema que exija a conexão de múltiplos dispositivos em um único barramento serial que pode se estender por uma longa distância pode fazer uso do CAN bus. O componente habilitador é um transceptor especial que fornece sinais lógicos para o resto do barramento. Aplicações industriais, automotivas, de robótica e similares podem requerer um transceptor CAN isolado, dependendo da localização do subsistema final. Aqui está quando você precisará usar um transceptor CAN isolado e exemplos de componentes que você encontrará no mercado.

Entendendo o CAN Bus

O controller area network (CAN) bus foi originalmente desenvolvido pela Bosch e eventualmente codificado nas normas ISO 11898. Essa arquitetura é bastante simples, embora a construção de quadros de dados possa ser difícil para um iniciante. Cada dispositivo no barramento usa um transceptor, que então transmite e recebe mensagens para/de cada transceptor de outro dispositivo no barramento. Uma característica de identificação básica garante que apenas o nó desejado na rede realmente processe os dados recebidos. A estrutura de um CAN bus típico é mostrada abaixo.

Arquitetura CAN bus com um transceptor em cada nó.

Características padrão que são usadas no protocolo CAN bus incluem uma gama de taxas de dados, tratamento de erros, detecção de colisão e tolerância a falhas. Neste barramento, temos um sistema de dois fios que pode abranger longas distâncias, dependendo da taxa de dados. As taxas de dados e distâncias máximas definidas nas normas CAN são mostradas abaixo. Note que a última entrada é definida na especificação CAN FD (ISO 11898-2); este padrão permite que mais dados sejam embalados em um único quadro (64 bytes vs. 8 bytes para o CAN clássico).

Algumas aplicações originais em controle industrial e comunicação provavelmente envolviam trabalhar perto de fontes de alta tensão, portanto, o isolamento é necessário para proteger os componentes do sistema. Em vez de usar um transformador externo para cancelar transientes de modo comum, você pode usar um CI transceptor CAN.

Por Que Usar um Transceptor CAN Isolado?

Um CI transceptor CAN isolado integra as características padrão necessárias para interagir com um CAN bus enquanto garante alta isolação galvânica. Como aplicações como automotiva, aeroespacial e uma gama de aplicações industriais requerem trabalhar perto de fonte de alta tensão ou possíveis surtos de energia, transceptores CAN isolados são ideais para garantir a confiabilidade.

Porque você precisará equilibrar a isolação galvânica com a taxa de dados e outras características integradas, preste atenção nestas especificações importantes:

• Classificações de isolamento. A isolação é a principal razão pela qual esses tipos de transceptores são usados, e suas classificações de ESD são importantes para garantir segurança e compatibilidade com outros produtos e aplicações específicas. Isso normalmente é declarado como um valor RMS na faixa de kV. 

• Tensão de falha. Falhas elétricas podem ocorrer no barramento, em vez de serem induzidas por uma fonte de energia externa. A tensão de falha é tipicamente várias dezenas de V para componentes de alta qualidade. 

• Classificação de temperatura. Como os barramentos CAN são normalmente implantados em ambientes mais severos, eles podem ter uma alta exigência de temperatura. Certifique-se de verificar isso nas folhas de dados dos seus componentes. 

• Conformidade com padrões. Como muitos componentes de gerenciamento de energia, as folhas de dados para transceptores CAN isolados podem conter declarações de conformidade. UL 1577 é um padrão comum, mas padrões IEC ou ISO podem ser listados se o transceptor estiver direcionado para aplicações específicas. 

Aqui estão alguns dos transceptores CAN ICs comuns que você encontrará de fabricantes e distribuidores de componentes.

Texas Instruments, ISO1042QDWRQ1

O transceptor CAN isolado ISO1042QDWRQ1 da Texas Instruments oferece taxa de dados flexível (CAN clássico até 1 Mbps e CAN FD até 5 Mbps). Este transceptor suporta até +/- 30 V de faixa de tensão de modo comum com até 70 V de proteção contra falhas. Ele também suporta uma variedade de interfaces lógicas para um controlador CAN padrão. A isolação galvânica é garantida até 5 kV (RMS) com 100 kV/µs CMTI e 1060 V RMS de tensão de trabalho.

datasheet ISO1042QDWRQ1

Maxim Integrated, MAX14882

Este MAX14882 da Maxim Integrated opera em até 1 Mbps e fornece até 5 kV (RMS) de isolação galvânica por 60 s com 848 V (RMS) de tensão de trabalho contínua. O LDO integrado aceita uma ampla faixa de tensão para a interface de alimentação, e este transceptor é tolerante a falhas até 54 V. Este componente também está em conformidade com o padrão UL 1577 para isolamento básico e cUL (Boletim CSA 5A). Aplicações ideais incluem controles de edifícios, controle industrial e HVAC.

Circuito de aplicação típico do MAX14882 com terminação dividida. Do datasheet do MAX14882.

NXP Semiconductors, TJA1052IT

A série TJA1052IT da NXP Semiconductors é especificamente voltada para veículos elétricos, que requerem alta isolação galvânica entre subsistemas de alta e baixa tensão. Este componente fornece uma taxa de dados de até 5 Mbps e pode ser usado em sistemas de 12 e 24 V. Além de fornecer alta isolação de até 5 kV, este CI é compatível com UL 1577, IEC 61010, IEC 60950 e ISO6469. Variantes nesta série fornecem isolação de até 1 kV, 2 kV ou 5 kV.

Circuito de aplicação para o transceptor CAN isolado TJA1052IT. Do datasheet do TJA1052IT.

Outros Componentes para Isolação e Comunicação

Os componentes apresentados aqui são apenas algumas opções, mas representam os componentes de ponta que os projetistas precisam para muitas aplicações. Além desses componentes, há outras peças que você pode precisar para o seu próximo sistema capaz de utilizar o barramento CAN.

Mesmo depois de selecionar componentes de choke de modo comum e outros filtros para o seu sistema, você provavelmente precisará de uma gama de componentes para gerenciar a distribuição de energia na sua fonte de alimentação. Aqui estão alguns outros componentes comuns necessários para sistemas de alta tensão/corrente:

• Diodos TVS ou outros componentes de proteção contra sobretensão

• Resistores para terminação de barramento

• ICs de gerenciamento de energia (PMICs)

Não importa o tipo de sistema que você está projetando, você pode encontrar os componentes necessários para posicionar e rotear protocolos de barramento digital usando os recursos avançados de busca e filtragem no Octopart. O conjunto de dados abrangente de fabricantes e distribuidores do Octopart, bem como uma interface amigável, ajudam você a encontrar uma enorme gama de ICs transceptores CAN isolados. Confira nossa página de circuitos integrados para encontrar os componentes que você precisará para transmissão e gerenciamento de dados.

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