在與控製器區域網絡 (CAN) 通(tong)信(xin)總(zong)線(xian)互(hu)連(lian)的(de)汽(qi)車(che)和(he)工(gong)業(ye)係(xi)統(tong)中(zhong)，使(shi)用(yong)的(de)控(kong)製(zhi)器(qi)數(shu)量(liang)正(zheng)在(zai)不(bu)斷(duan)增(zeng)加(jia)。對(dui)於(yu)設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)來(lai)說(shuo)
，這(zhe)意(yi)味(wei)著(zhe)他(ta)們(men)必(bi)須(xu)考(kao)慮(lv)寬(kuan)頻(pin)率(lv)範(fan)圍(wei)內(nei)的(de)電(dian)噪(zao)聲(sheng)環(huan)境(jing)——從高頻輻射電磁幹擾 (EMI) 到共模傳導幹擾
，以及電機、繼電器等各種負載的連接和斷開及交流發電機 / 發電機的啟停引起的電壓尖峰。雖然 CAN 總線適用於惡劣的電氣環境，但如果沒有適當的保護，它們很容易出現各種故障模式。

 

本文說明了 CAN 故障的潛在原因，並介紹了常見的隔離技術。然後文中介紹了來自 Texas Instruments

、RECOM Power、NXP Semiconductors 和 Analog Devices 等供應商的解決方案（設計人員可使用這些解決方案保護 CAN 設備）


，以及如何有效實施這些解決方案（包括使用評估板）的指導。提供的解決方案包括分立實施方案（即基於單個 CAN 收發器）以及基於單芯片和雙芯片隔離 CAN 總線設計的集成解決方案。

 

故障的原因和隔離的必要性

CAN 總線故障可能由多種原因引起：子係統之間的接地電勢差；共模能量和輻射能量等一般噪聲源；以及配電總線上的高壓噪聲和尖峰。為確保汽車和工業係統中 CAN 總線互連器件的穩健運行，需要兩種隔離類型：

 

與電源總線隔離

連接各子係統的通信總線的隔離

yujichengjiejuefanganxiangbi，dianyuanhexinhaolujingdandugelidejiejuefangantongchangchengbengengdi，xiaolvgenggao。zhexiejiejuefanganhaishishejirenyuannenggouduliyouhualiangtiaolujingdegelidianping。shejirenyuankeziyouxuanzezuishihejutiyingyongdegelijishuleixing。xuanzebaokuocigeli、光隔離和電容隔離。有關各種隔離選擇的詳細討論不在本文的討論範圍內，但為了更好地了解，請參閱“How to Select the Right Galvanic Isolation Technology for IoT Sensors”。

 

基本電氣絕緣（使用絕緣材料）與yu強qiang化hua絕jue緣yuan之zhi間jian也ye有you區qu別bie。所suo需xu的de絕jue緣yuan水shui平ping取qu決jue於yu所suo涉she及ji的de電dian壓ya電dian平ping，以yi及ji是shi否fou存cun在zai從cong可ke接jie觸chu部bu件jian到dao地di麵mian的de連lian接jie。基ji本ben絕jue緣yuan提ti供gong一yi級ji防fang電dian擊ji保bao護hu。 電壓大於 60 V DC 或 30 V AC 的de係xi統tong視shi為wei危wei險xian係xi統tong
，需xu要yao至zhi少shao一yi級ji保bao護hu。係xi統tong不bu一yi定ding具ju有you故gu障zhang保bao險xian措cuo施shi，但dan任ren何he故gu障zhang都dou將jiang限xian製zhi在zai係xi統tong內nei。強qiang化hua或huo雙shuang重zhong絕jue緣yuan可ke提ti供gong兩liang級ji保bao護hu。這zhe樣yang可ke以yi在zai發fa生sheng故gu障zhang時shi確que保bao用yong戶hu的de安an全quan。接jie入ru市shi電dian電dian壓ya的de係xi統tong要yao求qiu具ju有you強qiang化hua絕jue緣yuan。

 

隔離解決方案之間的設計權衡

CAN zongxianxitongzhongdegelixuanxiangbaokuodianyuanhexinhaofenbiegelidefenlijiejuefangan，yijiwanquanjichengdedianyuanhexinhaogelijiejuefangan。jichengjiejuefanganhaikebaokuoxiangguanbaohugongneng
，rugaojingdianfangdian (ESD) 魯棒性和射頻 (RF) 抗擾度，從而使其可以在汽車和工業應用中使用，而無需額外的保護器件，例如瞬態電壓抑製器二極管。

 

在這些不同的解決方案選項之間存在尺寸與效率的性能權衡。就解決方案尺寸而言
，單芯片解決方案是最小的，典型封裝約為 330 平方毫米 (mm2)。雙芯片解決方案較大，通常約為 875 mm2。由於外部 DC-DC 轉換器和所需支持元器件的尺寸，分立解決方案要大得多，典型尺寸約為 1,600 至 2,000 mm2。

 

此外，還有效率的權衡，解決方案越大往往效率明顯更高。但是
，由於所涉及的功率水平往往相當低（最高 15 毫安 (mA) 下 3 至 5 V），因此熱衝擊在設計中可能並不重要。單芯片和雙芯片解決方案的效率範圍為 50% 至 60%
，使用外部 DC-DC 轉換器的分立隔離解決方案的效率可高達 75% 至 80%。

 

CAN 收發器的分立隔離解決方案

隔離式 CAN 收發器是相對簡單的器件。例如，考慮一下 Texas Instruments 的 ISO1042DWR 隔離式 CAN 收發器

，其具有 70 V 總線故障保護和靈活的數據速率（圖 1）。該 ISO1042DWR 器件提供基本或強化隔離選擇。基本 ISO1042 收發器設計用於工業應用。