ISO1044隔離式CAN FD收發(fā)器：小封裝大能量

在工業(yè)電子領(lǐng)域，CAN（Controller Area Network）總線憑借其高可靠性、實(shí)時(shí)性和抗干擾能力，成為了設(shè)備間通信的主流選擇。而隨著技術(shù)的發(fā)展，CAN FD（Flexible Data Rate）在經(jīng)典CAN的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提升了數(shù)據(jù)傳輸速率，滿足了更高效通信的需求。今天，我們就來深入了解一款出色的隔離式CAN FD收發(fā)器——ISO1044。

文件下載：iso1044.pdf

一、產(chǎn)品概述

ISO1044B是一款符合ISO 11898 - 2:2016物理層標(biāo)準(zhǔn)的隔離式CAN FD收發(fā)器。它采用小尺寸的8 - SOIC封裝，在有限的空間內(nèi)集成了強(qiáng)大的功能。該器件支持經(jīng)典CAN最高1 Mbps的數(shù)據(jù)速率，以及CAN FD模式下最高5 Mbps的數(shù)據(jù)速率，能夠適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景。同時(shí)，它具備多種保護(hù)功能，可在復(fù)雜惡劣的工業(yè)環(huán)境中穩(wěn)定運(yùn)行。

二、主要特性剖析

2.1 數(shù)據(jù)傳輸能力

支持經(jīng)典CAN和CAN FD兩種模式，最高可達(dá)5 Mbps的數(shù)據(jù)速率，大大提高了數(shù)據(jù)傳輸效率，使得設(shè)備之間能夠更快速地交換大量數(shù)據(jù)。這對(duì)于一些對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高的應(yīng)用，如工業(yè)自動(dòng)化中的運(yùn)動(dòng)控制、數(shù)據(jù)采集等場(chǎng)景，具有重要意義。

2.2 保護(hù)特性

• DC總線故障保護(hù)：具備±58 V的DC總線故障保護(hù)電壓，能夠有效防止總線電壓異常對(duì)器件造成損壞，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。
• ESD耐受性：總線引腳的IEC ESD耐受性為±8 kV，HBM ESD耐受性為±10 kV，可抵御靜電放電的干擾，減少因靜電引起的故障。
• 驅(qū)動(dòng)顯性超時(shí)（TXD DTO）：防止因硬件或軟件故障導(dǎo)致TXD引腳長時(shí)間處于顯性狀態(tài)，從而阻塞網(wǎng)絡(luò)通信。當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，DTO電路會(huì)在超時(shí)時(shí)間 (t_{TXD_DTO}) 后禁用CAN總線驅(qū)動(dòng)器，釋放總線供其他節(jié)點(diǎn)通信。
• 欠壓保護(hù)：對(duì) (V{CC 1}) 和 (V{CC 2}) 進(jìn)行欠壓保護(hù)，當(dāng)電源電壓異常時(shí)，將器件置于保護(hù)或默認(rèn)模式，保護(hù)總線安全。

2.3 電氣特性

• 共模電壓范圍：±12 V的共模電壓范圍，能夠在一定程度的共模干擾下正常工作，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。
• 電源電壓范圍： (V{CC 1}) 電壓范圍為1.71 V至5.5 V，支持1.8 - V、2.5 - V、3.3 - V和5.0 - V的邏輯接口，可與不同電壓的CAN控制器連接； (V{CC 2}) 電壓范圍為4.5 V至5.5 V，為器件提供穩(wěn)定的電源。
• 高CMTI：最低85 kV/μs的共模瞬態(tài)抗擾度（CMTI），能夠有效抵抗共模瞬態(tài)干擾，保證信號(hào)的穩(wěn)定傳輸。

2.4 電磁兼容性

具有出色的電磁兼容性（EMC），包括系統(tǒng)級(jí)ESD、EFT和浪涌抗擾度，以及低輻射特性。這使得該器件在復(fù)雜的電磁環(huán)境中也能正常工作，減少對(duì)其他設(shè)備的干擾。

2.5 溫度范圍

工作環(huán)境溫度范圍為–40°C至 +125°C，能夠適應(yīng)各種惡劣的工業(yè)環(huán)境，確保在不同溫度條件下的穩(wěn)定性和可靠性。

2.6 安全認(rèn)證

計(jì)劃獲得多項(xiàng)安全相關(guān)認(rèn)證，如VDE增強(qiáng)絕緣認(rèn)證、UL 1577組件認(rèn)可計(jì)劃、IEC 60950 - 1、IEC 62368 - 1、IEC 61010 - 1和GB 4943.1 - 2011認(rèn)證等，為產(chǎn)品的安全性提供了保障。

三、典型應(yīng)用場(chǎng)景

ISO1044B適用于多種工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景，以下是一些常見的例子：

3.1 AC和伺服驅(qū)動(dòng)器

在交流驅(qū)動(dòng)器和伺服驅(qū)動(dòng)器中，需要實(shí)時(shí)、可靠的通信來實(shí)現(xiàn)精確的控制。ISO1044B的高速數(shù)據(jù)傳輸能力和高可靠性，能夠滿足驅(qū)動(dòng)器之間以及與控制器之間的通信需求，確保控制指令的準(zhǔn)確傳遞。

3.2 太陽能逆變器

太陽能逆變器需要與其他設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，如監(jiān)控系統(tǒng)、儲(chǔ)能設(shè)備等。ISO1044B的隔離特性可以有效隔離不同電路之間的干擾，保證逆變器的穩(wěn)定運(yùn)行和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確傳輸。

3.3 PLC和DCS通信模塊

可編程邏輯控制器（PLC）和分布式控制系統(tǒng)（DCS）在工業(yè)自動(dòng)化中廣泛應(yīng)用。ISO1044B可用于這些系統(tǒng)的通信模塊，實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的高效通信，提高控制系統(tǒng)的整體性能。

3.4 電梯和自動(dòng)扶梯

在電梯和自動(dòng)扶梯控制系統(tǒng)中，安全性和可靠性至關(guān)重要。ISO1044B的保護(hù)特性和高抗干擾能力，能夠確保通信的穩(wěn)定和可靠，保障乘客的安全。

3.5 工業(yè)電源

工業(yè)電源需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，以保證輸出的穩(wěn)定性和可靠性。ISO1044B可用于電源的通信接口，實(shí)現(xiàn)與其他設(shè)備的通信和數(shù)據(jù)交換。

3.6 電池充電和管理

在電池充電和管理系統(tǒng)中，需要準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)電池的狀態(tài)和充電過程。ISO1044B的高速數(shù)據(jù)傳輸能力可以滿足實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制的需求，提高電池管理的效率和安全性。

四、設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.1 電源設(shè)計(jì)

為了確保器件在所有數(shù)據(jù)速率和電源電壓下可靠運(yùn)行，建議在輸入和輸出電源引腳（ (V{CC 1}) 和 (V{CC 2}) ）處使用0.1 - μF的旁路電容，并盡可能靠近電源引腳放置。此外，在 (V_{CC 2}) 電源引腳附近可放置一個(gè)典型值為4.7 μF的大容量電容，以提供穩(wěn)定的電源。如果應(yīng)用中只有單個(gè)初級(jí)側(cè)電源可用，可以借助變壓器驅(qū)動(dòng)器（如TI的SN6505B）為次級(jí)側(cè)生成隔離電源。

4.2 PCB布局

PCB布局對(duì)器件的性能和電磁兼容性有重要影響。建議采用至少四層的PCB設(shè)計(jì)，層疊順序?yàn)楦咚傩盘?hào)層、接地平面、電源平面和低頻信號(hào)層。高速信號(hào)走線應(yīng)布置在頂層，避免使用過孔，以減少電感的引入。接地平面應(yīng)緊鄰高速信號(hào)層，為信號(hào)傳輸提供低電感的返回路徑。電源平面應(yīng)緊鄰接地平面，以增加高頻旁路電容。同時(shí)，要注意 (V_{CC 2}) 旁路電容的放置位置，應(yīng)盡量靠近器件引腳，并避免使用過孔連接。

五、總結(jié)

ISO1044隔離式CAN FD收發(fā)器以其出色的性能、豐富的保護(hù)特性和小尺寸封裝，成為工業(yè)CAN通信應(yīng)用的理想選擇。在設(shè)計(jì)過程中，合理的電源設(shè)計(jì)和PCB布局能夠充分發(fā)揮器件的優(yōu)勢(shì)，確保系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。作為電子工程師，我們?cè)谶x擇和使用該器件時(shí)，需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，綜合考慮各項(xiàng)參數(shù)和設(shè)計(jì)要點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)最佳的設(shè)計(jì)效果。你在使用類似的CAN收發(fā)器時(shí)，遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。