ADM3058E 5.7 kV rms信号隔离型CAN FD收发器技术手册

概述
ADM3058E 是一款 5.7 kV rms 隔离式控制器区域网络 (CAN) 物理层收发器，具有高性能的基本功能集。ADM3058E 完全符合 CAN 灵活数据速率 (CAN FD) ISO 11898-2:2016 的要求，并且还能够支持高达 12 Mbps 的数据速率。

该套件利用 ADI 公司的 iCoupler^®^ 技术将 2 通道隔离器和 CAN 收发器组合到单个小外形集成电路 (SOIC) 表面贴装封装中。ADM3058E 是适用于 CAN 和 CAN FD 应用的完全隔离式解决方案。ADM3058E 提供 CAN 控制器和物理层总线之间的隔离。针对 5.7 kV rms 耐受电压、1500 V峰值工作电压和 10 kV 浪涌测试电压的安全和监管认可（申请中），可确保 ADM3058E 满足应用隔离要求。

低环路传播延迟和 ±25 V 扩展共模范围可支持在更长总线电缆上实现可靠通信。主导超时功能可防止故障情况下的总线锁定，限流和热关断功能可防止输出短路。CAN 总线输入和输出引脚的保护电压为 ±40 V，防止意外连接到 +24 V 总线电源。该套件完全适应 −40°C 至 +125°C 的工业级温度范围。
数据表：*附件：ADM3058E 5.7 kV rms信号隔离型CAN FD收发器技术手册.pdf

应用

• CANOpen、DeviceNet 和其它 CAN 总线实施
• 工业自动化
• 过程控制和楼宇控制
• 运输和基础设施

特性

• 5.7 kV rms 信号隔离型 CAN FD 收发器
• 1.7 V 至 5.5 V 电源和逻辑侧电平
• 总线侧 4.5 V 至 5.5 V 电源
• 符合 ISO 11898-2:2016 标准的 CAN FD
• 高达 12 Mbps 的数据速率，适用于 CAN FD
• 较低的最大环路传播延迟：155 ns
• 扩展的共模范围：± 25 V
• 总线故障保护（CANH、CANL）：± 40 V
• 超越 EN 55022 B 级标准 6 dB
• 高共模瞬变抗扰度：>50 kV/μs
• 工业级工作温度范围：−40°C 至 +125°C
• 安全和监管审批
  • UL：5700 V rms 持续 1 分钟，符合 UL 1577 标准
  • CSA 元件验收 5.7 kV rms 时 5A
    • IEC 60601 和 IEC 61010
  • VDE 合规证书
    • DIN VDE V 0884-11 (VDE V 0884-11):2017-01
    • VIORM = 1500 V 峰值

时序图

引脚配置和功能描述

典型性能特征

测试电路

工作原理

CAN收发器工作原理

ADM3050E使CAN控制器与CAN总线之间能够进行通信。CAN控制器和ADM3050E通过标准的1.8V、2.5V、3.3V或5.0V CMOS电平进行通信。内部转换器将这些CMOS电平与CAN总线的电平进行转换。

CAN总线有两种状态：显性和隐性。隐性状态下，CANH和CANL之间的差分电压小于0.5V。在隐性状态下，CANH和CANL引脚都被设置为高阻抗状态，并且都通过一个单端电压源偏置到2.5V。显性状态下，CANH和CANL之间的差分电压大于1.5V。收发器将CANH传输到3.5V，将CANL传输到1.5V。相应地，CMOS低电平（TXD引脚）和CMOS高电平（TXD引脚）分别对应显性状态和隐性状态。

总线上的显性状态会覆盖隐性状态。CAN帧中的仲裁位用于确定CAN总线的优先级，较长的显性位序列会使CAN控制器获得总线控制权。在传输显性位时，CAN收发器会接收一个显性状态，同时传输一个隐性状态。此时，CAN控制器会暂停传输，直到总线释放并重新传输其自身的转换。这种仲裁阶段的交互允许竞争节点协商对总线的控制，而不会造成永久性的总线阻塞。

工业应用中可能会有较长的电缆，这会导致信号延迟和噪声。ADM3050E收发器具有225ns的共模抑制比（CMR），超过了ISO11898 - 2的要求，并且具有更宽的范围，能够容忍接地偏移。有关CAN的更多信息，请参阅AN - 1123应用笔记。

信号隔离

ADM3050E器件通过iCoupler数字隔离技术，在逻辑侧接口的RXD和TXD引脚上提供电气信号隔离。低传播延迟隔离、快速传输速度、集成式故障检测以及降低总电缆长度和更高数据速率的功能，减少了印刷电路板空间。ADM3050E隔离式收发器在离散光耦合器和收发器解决方案上实现了可靠的数据传输。

集成且经认证的IEC电磁兼容性（EMC）解决方案

通常，设计人员必须采取预防措施来保护设备免受恶劣运行环境的影响，同时也要使产品符合系统级电磁干扰标准。ADM3050E收发器在CANH和CANL引脚上具有强大的片上保护电路，以抵御±40V的误接线保护。

在系统电源连接到CANH和CANL总线线路时，经常会出现高电压尖峰。电源可能会意外短路，从而在运行过程中损坏工业电缆和系统。考虑到感应负载，ADM3050E隔离式收发器的CAN总线线路可防止这些尖峰，使CANH和CANL引脚能够承受连续的电源电压，而不会对CAN总线线路造成损坏。此功能在设备通电或断电时都适用。

主导超时

ADM3050E会监测主导超时（tTQ，见图3）。长时间处于主导状态的CAN控制器可能会导致总线流量受限，从而阻止其他节点传输数据。tTQ功能会在总线上出现逻辑低电平时恢复传输。

tTQ最小值会自动创建一个最小数据速率。在正常运行期间，CAN协议要求在CAN控制器将下一位设置为相反极性之前，至少有6个连续的相同极性位。如果CAN控制器未能通过产生6个连续的主导位来满足此要求，ADM3050E会自动将下一位设置为隐性。在任何给定数据速率下，CAN控制器必须传输足够多的连续主导位，以使ADM3050E的最小数据速率达到9600bps。

失效安全功能

在某些情况下，TXD输入引脚会被拉高，以防止总线流量中断。TXD输入引脚连接到一个内部上拉电阻，该电阻连接到VCC1引脚。上拉电阻使收发器保持在隐性状态。

热关断

集成式收发器采用热关断电路设计，可在出现过高功耗时保护器件。热关断通常由高总线负载引起，可能会导致高驱动电流。热感测电路会禁用驱动器，直到结温降至热关断电路能够重新启用驱动器的水平。