CAN 總線遇強(qiáng)干擾時(shí) 隔離式收發(fā)器如何實(shí)現(xiàn)信號(hào) 免疫

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，作為一種普遍應(yīng)用在汽車電子、工業(yè)控制與醫(yī)療器械等領(lǐng)域中的串行總線通信技術(shù)——CAN（Controller Area Network）總線基于消息廣播模式，通過(guò)雙絞線傳輸差分信號(hào)，是一種多主控（Multi-Master）的總線系統(tǒng)，具備極強(qiáng)的抗干擾能力、極低的傳輸延遲和高速數(shù)據(jù)傳輸性能。

在CAN總線通信過(guò)程中，CAN收發(fā)器作為物理層上的接口芯片，位于CAN控制器（MCU）和CAN總線之間，主要負(fù)責(zé)將來(lái)自CAN控制器（MCU）的數(shù)字信號(hào)與總線上的差分信號(hào)進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換，是信息傳輸?shù)闹匾皹蛄骸薄?/p>

通常，為應(yīng)對(duì)地電位差導(dǎo)致地環(huán)路干擾、瞬態(tài)干擾可能擊穿芯片與單點(diǎn)故障可能擴(kuò)散至整個(gè)網(wǎng)絡(luò)等典型問(wèn)題，CAN收發(fā)器會(huì)集成電氣隔離措施，以提升CAN總線在復(fù)雜環(huán)境中的信號(hào)傳輸可靠性和設(shè)備安全性。

隔離式CAN收發(fā)器，CAN通信的“物理層守護(hù)者”

隔離式CAN收發(fā)器是在傳統(tǒng)CAN收發(fā)器基礎(chǔ)上集成了電氣隔離功能的接口芯片，是CAN總線通信中連接CAN控制器（MCU）與總線的關(guān)鍵物理層器件。其核心特點(diǎn)是通過(guò)隔離技術(shù)阻斷MCU側(cè)與總線側(cè)的直接電氣連接，確保通信可靠性，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

在汽車電子領(lǐng)域中，幾乎所有的電子控制單元（ECU）都通過(guò)CAN收發(fā)器連接到CAN總線上，從而實(shí)現(xiàn)各電子控制單元（ECU）之間的協(xié)同交互。

其中，隔離式CAN收發(fā)器主要應(yīng)用于高壓ECU與低壓控制單元之間的跨域通信。

例如，在電池管理ECU與VCU（整車控制器）的通信中，隔離式CAN收發(fā)器可阻斷高壓域（400/800V高壓電池）與低壓域之間的地電位差通過(guò)CAN總線形成地環(huán)路電流，以及抵抗電池充放電時(shí)所產(chǎn)生的高頻瞬態(tài)干擾，保障電池管理ECU與VCU的通信穩(wěn)定。

在電機(jī)控制ECU與VCU（整車控制器）的通信中，隔離式CAN收發(fā)器同樣可阻斷高壓域（400/800V母線電壓）與低壓域之間的地電位差通過(guò)CAN總線形成地環(huán)路電流，以及抵抗電機(jī)逆變器高頻開關(guān)動(dòng)作所產(chǎn)生的高頻電磁噪聲，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制ECU與VCU的可靠通信。

CMT10XXX，高可靠性隔離式CAN收發(fā)器

在高壓域與低壓域的跨域通信場(chǎng)景中，隔離式CAN收發(fā)器不僅需要具備基礎(chǔ)的信號(hào)轉(zhuǎn)換能力，更需應(yīng)對(duì)地電位差、高頻干擾、故障擴(kuò)散等復(fù)雜挑戰(zhàn)，這對(duì)器件的隔離性能、防護(hù)機(jī)制和環(huán)境適應(yīng)性提出了更高要求——一款能夠同時(shí)滿足高共模抑制、寬電壓適配、多重故障保護(hù)的隔離式CAN收發(fā)器，已成為保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。

例如，CMT10XXX就是一系列高可靠性的隔離式CAN收發(fā)器，其內(nèi)部集成了基于電容隔離技術(shù)的雙通道數(shù)字隔離器和一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的CAN收發(fā)器，有助于簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)可靠性。

CMT10XXX具有150kV/μs以上的共模瞬態(tài)抑制力。在邏輯側(cè)可以接受2.5V至5.5V的供電電壓范圍(VCC1)，方便連接工作在不同電壓的CAN控制器，無(wú)需額外的電平轉(zhuǎn)換器?？偩€側(cè)則采用獨(dú)立的4.5V至5.5V隔離電源供電 (VCC2)。

CMT10XXX接收器輸入端允許±30V共模輸入，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出ISO 11898規(guī)范定義的-2V至+7V范圍；總線引腳CANH、CANL可承受高達(dá)±58V的故障電壓，為系統(tǒng)提供有效的過(guò)壓保護(hù)。

CMT10XXX支持總線顯性超時(shí)功能，在待機(jī)模式下，當(dāng)CAN總線從隱性狀態(tài)變?yōu)轱@性狀態(tài)時(shí)，啟動(dòng)“總線優(yōu)勢(shì)超時(shí)”定時(shí)器。

即如果總線上的主導(dǎo)狀態(tài)持續(xù)的時(shí)間比總線(tto(dom)bus)長(zhǎng)，則 RXD引腳將維持為顯性狀態(tài)。

CMT10XXX支持發(fā)送器超時(shí)功能，如果引腳TXD由于硬件或者軟件應(yīng)用程序故障，被強(qiáng)制持續(xù)顯示低電平(LOW)。

TXD顯性超時(shí)起可以防止總線鉗制在顯性狀態(tài)(阻塞所有網(wǎng)絡(luò)通信)。

CMT10XXX發(fā)送器提供輸出短路保護(hù)，一旦發(fā)生輸出短路到電源或短路到地的故障時(shí)，驅(qū)動(dòng)器將限制輸出電流。

當(dāng)然，由于此時(shí)處于最大限流狀態(tài)，有可能消耗較大的電源電流，而熱關(guān)斷功能為輸出短路提供了二次防護(hù)。

一旦短路故障解除，發(fā)送器將退出限流保護(hù)而進(jìn)入有效工作狀態(tài)。

CMT10XXX發(fā)送器還提供熱關(guān)斷保護(hù)，當(dāng)器件的結(jié)溫超出熱關(guān)斷門限Tts(shutdown) (190°C, 典型值)時(shí)，將關(guān)閉驅(qū)動(dòng)器，阻斷驅(qū)動(dòng)器輸出TXD與總線的連接。熱關(guān)斷期間，CAN總線偏置在隱性電平，接收器則保持有效工作狀態(tài)。

一旦結(jié)溫降低到正常工作范圍，器件自動(dòng)退出熱關(guān)斷，恢復(fù)正常工作。