CAN總線隔離收發(fā)模塊在汽車中的應用

汽車各個控制ECU通過CAN總線進行通訊如圖2所示，在進行CAN總線通訊時除了要解決好電磁屏蔽之外和端口匹配防反射電阻外，還需要解決各種ECU或者儀表的“地”問題，即信號參考點的電位差。因為不同ECU、儀表的信號要互傳互送，那就存在信號參考點問題，換句話說，要使信號完整傳送，理想化的情況是所有ECU、儀表的信號只能有一個共同的參考點，即所有ECU儀表信號的參考點之間電位差為“零”。但是在實際環(huán)境中，這一點幾乎是不可能的，這里面除了各個ECU、儀表“地”之間的連線電阻產生的電壓降之外，尚有各種ECU、儀表在不同環(huán)境受到的干擾不同，以及各個通訊接點等接觸質量不同等諸多因素，致使各個“地”之間有差別，影響了通訊質量。并且CAN接口都有共模電壓的限值，需要設計者考慮這一參數(shù)的影響。為了信號傳輸?shù)目煽颗c穩(wěn)定，必須要考慮各個信號端口的隔離處理，來消除ECU、儀表接入系統(tǒng)后的“地”電位差和共模噪聲干擾的問題。

目前，采用電氣隔離方案是解決“地”電位差的有效方法：即單獨的ECU單元與外部總線通訊采用隔離方式進行通訊，切斷總線與ECU單元之間共地的耦合路徑。金升陽CAN總線隔離收發(fā)模塊可以很好地解決各個ECU之間和儀表之間的“地”電位差的問題；供電部分采用電磁進行隔離，專門的電源降功耗處理，可降低模塊的表面溫度，延長使用壽命；信號傳輸部分采用專用的電磁芯片替代傳統(tǒng)的光耦方案，可顯著改善光耦由于長久使用帶來的光衰問題，更可靠。

圖2.CAN隔離收發(fā)模塊連接示意圖

三、CAN總線隔離收發(fā)模塊的應用

金升陽CAN隔離收發(fā)模塊是集成收發(fā)芯片、隔離芯片及DC/DC隔離電源于一體的接口隔離收發(fā)模塊，可完全取代傳統(tǒng)的光耦隔離方案。過去需要收發(fā)芯片+隔離芯片/光耦/+隔離電源才能實現(xiàn)的整個隔離收發(fā)方案，現(xiàn)在僅需要采用一個CAN隔離收發(fā)模摸便可輕松實現(xiàn)，大大簡化了客戶的設計。

相對于以前的組合方案，TD_CAN系列總線隔離收發(fā)模塊具有以下優(yōu)點：

1）更小體積：一般客戶采用集成方案體積會比我司產品大25%以上，大大減少占板面積，滿足汽車電子的小體積需求。

2）更低功耗：在隔離電源設計上，針對實際通信的電源消耗作了優(yōu)化設計，能夠在保證通信質量的同時，功耗更低；

3）更可靠的長期穩(wěn)定性設計：在隔離數(shù)據(jù)傳輸上，針對傳統(tǒng)的光耦進行數(shù)字隔離的電路作了優(yōu)化與嚴格的設計測試，保證數(shù)字隔離傳送在整個高低溫工作范圍內傳輸可靠，并且設計中考慮了光耦的長期工作的CTR衰減問題，改用更可靠的數(shù)字隔離芯片，保證了產品的長期可靠性工作。

4）更高端口防護能力：我司產品有針對端口做專門的防護設計，內部管腳集成防靜電器件；

5)更高的隔離耐壓3000VDC：可滿足汽車、煤礦等環(huán)境要求場合高的場合；

6)完整可靠性測試驗證：我們產品經過了重重可靠性試驗驗證；

7)完整的EMC防護電路推薦：考慮到汽車工作的電氣復雜性，我司產品有專門的EMC推薦電路可供客戶實現(xiàn)更高的防護級別。

TD_CAN系列總線隔離收發(fā)器與控制器的接線圖如圖3所示。

圖3.CAN隔離收發(fā)器應用接線圖

圖4.CAN隔離收發(fā)模塊示意圖

四、小結

根據(jù)各種不同場合的需求，CAN總線產生了不同的協(xié)議需求來滿足各個場合的應用，如過程工業(yè)、數(shù)控機床、電梯控制、機器人、安防等行業(yè)。采用模塊化設計的CAN總線隔離收發(fā)模塊，可以縮短端口電氣設計的時間，縮短工程的開發(fā)周期，提高系統(tǒng)的可靠性。