1 應用簡報

引言：隔離式 CAN

由于其出色的優先級劃分和仲裁能力，CAN 接口一直是業界比較常用的一種串行通信標準。在具有不同電壓域的系統中，隔離通常用于在出現任何故障時保護低壓側免受高壓側影響。隔離還會中斷任何接地回路，只允許傳輸所需的信號，從而提高信號質量。

隔離式 CAN 用于與各種應用中的微控制器進行通信，例如光伏逆變器、斷路器、電機驅動器、PLC 通信模塊、通信電源整流器、電梯、HVAC 和 EV 充電基礎設施。

隔離式 CAN 大致可分為兩種類型：

• 基本型隔離：在電梯和 HVAC 等一些應用中，電路板之間使用 CAN 信號進行通信，且 CAN 線路不會受到正常工作中的高壓差的影響。在這種情況下，從隔離的角度來說，基礎型隔離 CAN 就足夠了。圖 1-1 顯示了一個電梯示例，其中呼叫按鈕操作面板和通信板之間的通信是通過隔離型 CAN 實現的。
  圖 1-1 電梯中的隔離式 CAN
• 增強型隔離：對于光伏逆變器應用，工作電壓要求更高，且隔離器必須滿足電氣安全標準，因此需要加強隔離。圖 1-2 顯示了熱側控制模塊和冷側計算機通信板或人機界面 (HMI) 之間使用的隔離式 CAN 示例。
  圖 1-2 光伏逆變器中的隔離式 CAN

除了隔離等級之外，隔離式 CAN 器件其他重要的注意事項是 ESD、EMC、EFT 浪涌性能，因為隔離式 CAN 仍然在有噪聲的工業環境中運行，并且可能會遇到一些高壓干擾。

性能注意事項

• 關斷電壓或直流總線故障保護電壓：該電壓表示在不損壞器件的情況下能夠施加到 CANH 和 CANL 的最大電壓。電源短路到 CANH/CANL 的概率取決于 CANH/CANL 信號相對于高壓電源線的布線方式。如果所有信號和電源線都在同一線束中，則建議采用更高的關斷電壓。
• 數據速率：傳統 CAN 的數據速率限制為 1Mbps。但是，新型 CAN 靈活數據速率 (FD) 收發器設計的數據速率高達 5Mbps，從而提高了時序裕量，并允許在遠距離、高負載網絡中實現更高的數據速率。有關更多信息，請參閱 CAN FD 博客。
• 尺寸：對于空間受限的應用來說，隔離器和 CAN 收發器的分立實施可能并不可行。將隔離和 CAN 集成在單個封裝中能夠緩解這一問題。
• 共模瞬態抗擾度 (CMTI)：CMTI 是指在不影響另一側的情況下，隔離一側共模電壓的最大變化率。它的測量單位為 dv/dt ，CMTI 越高，從一側到另一側的共模擺幅保護就越強。
• 共模電壓范圍：該電壓決定了 CAN 器件在不引起數據錯誤的情況下可容忍的共模變化。在有噪聲的環境中，更高的共模范圍允許無錯誤通信。在集成隔離的情況下，共模電壓不像在非隔離情況下那么重要。

新型隔離式 CAN

ISO1042 是最新 EMC 優化隔離式 CAN 收發器，具有 70V 關斷電壓和 CAN FD。該器件將 TCAN1042 內核的高性能與穩健的 ISO7721 隔離功能一同集成在單個封裝中，以提供符合 ISO11898-2 (2016) 標準規范的電氣隔離式 CAN 收發器。

隔離性能

表 1-1 顯示了 ISO1042 隔離等級與市場上其他隔離式 CAN 器件的比較。

ISO1042 采用隔離柵，其中電介質材料 SiO₂ 防潮并耐高溫。因此提供了行業內最高的工作電壓，確保這些器件具有更高的裕度和更長的使用壽命。ISO1042 器件的浪涌額定值為 10kV_PK，符合增強型隔離標準。ISO1042 具有更高的 CMTI 規格，能為隔離器兩側提供更強的抗噪聲干擾能力，從而保持信號完整性。

CAN 性能

表 1-2 列出了各種隔離式 CAN 器件的 CAN 性能。

ISO1042 支持高達 5Mbps 的 CAN FD，而傳統 CAN 數據速率為 1Mbps，因此與傳統 CAN 相比，ISO1042 提供的數據有效載荷增加了近 8 倍。與其他器件相比，最高的總線保護電壓為該器件提供了更大的裕度，從而可承受電纜接線錯誤或電源短路的情況。此外，高共模范圍允許器件能夠在有噪聲的系統中工作。ISO1042 邏輯電平為 1.71V 至 5.5V ， 可直接連接到 MCU 上，無需任何電平轉換器。最后，次級側電源具有 10% 的容差，從而降低了對用于隔離式電源的 LDO 的要求。

尺寸注意事項：封裝

ISO1042 可采用兩種封裝，如圖 1-3 所示。16 引腳 SOIC (DW) 是業界通用的隔離式 CAN 封裝，而 8 引腳 SOIC (DWV) 是一種更小的封裝，與目前可用的其他解決方案相比，可減少一半的布板空間。這兩種封裝均提供 8mm 的爬電距離和間隙，適用于基本和增強型應用。

圖 1-3 ISO1042 封裝選項