探索MAX3054/MAX3055/MAX3056：±80V故障保护CAN收发器的卓越性能

在当今复杂的电子系统中，可靠的通信至关重要。CAN（Controller Area Network）总线作为一种广泛应用于工业、汽车等领域的通信协议，其收发器的性能直接影响着整个系统的稳定性和可靠性。今天，我们就来深入了解一下Analog Devices推出的MAX3054/MAX3055/MAX3056 ±80V故障保护/容错CAN收发器。

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产品概述

MAX3054/MAX3055/MAX3056是CAN协议控制器与总线物理线路之间的接口，为CAN网络提供了可靠的通信解决方案。这些器件具备差分传输能力，在特定故障条件下可切换至单模式，并且在故障模式下仍能保证完全唤醒功能。

主要特性

• 宽故障保护电压范围：CANH和CANL总线线路的扩展故障保护电压范围达到±80V，有效抵御各种过压故障。
• 多重保护机制：电流限制和热保护电路可防止发射器输出级因过流故障而损坏，同时CANH和CANL线路还能抵御恶劣环境中可能出现的电瞬变。
• 低功耗模式：提供三种低功耗模式，可通过引脚STB和EN进行切换，输出INH引脚可用于停用外部电压调节器，降低系统功耗。
• 优化的数据速率：针对不同的数据速率需求进行了优化设计。MAX3054适用于250kbps的高速数据传输；MAX3055用于125kbps的数据速率；MAX3056则专为40kbps的应用而设计。对于40kbps和125kbps版本，内置的斜率控制功能允许使用非屏蔽电缆，接收器输入滤波器确保了高抗噪能力。

技术规格

绝对最大额定值

在使用器件时，需要注意其绝对最大额定值，超过这些值可能会对器件造成永久性损坏。例如，INH电流瞬态电压为0.5mA，连续功率耗散在TA = +70°C时，14引脚SO封装需在+70°C以上以8.3mW的速率降额等。

电气特性

DC电气特性

涵盖了电源电压、输入输出电压和电流等多个参数。例如，在不同的工作模式下，电源电流和电池电流有着不同的取值范围；输入引脚的高低电平电压和电流也有明确的规定。这些参数为电路设计提供了精确的参考。

AC电气特性

包括总线输出的转换时间、传播延迟、唤醒时间和故障检测及恢复时间等。这些特性对于确保数据的准确传输和系统的快速响应至关重要。例如，在不同的数据速率和负载电容条件下，CANL和CANH总线输出的转换时间有所不同。

引脚功能

引脚名称	功能
INH	抑制输出，用于控制外部电压调节器，在唤醒请求或BATT上电时，输出置高，可在睡眠模式下关闭外部电压调节器以降低功耗。
TXD	发送数据输入
RXD	接收数据输出
ERR	唤醒和上电指示以及错误检测，上电、唤醒或检测到总线故障时输出为低，错误恢复后输出为高。
STB	待机数字控制信号，低电平有效，与EN配合定义收发器在正常和低功耗模式下的状态。
EN	使能数字控制信号，与STB配合定义收发器在正常和低功耗模式下的状态。
WAKE	唤醒信号输入，检测到正或负脉冲且持续时间超过tWAKE时触发唤醒。
RTH	CANH总线的终端电阻连接
RTL	CANL总线的终端电阻连接
VCC	电源电压，需用0.1µF电容旁路到地
CANH	高电平电压总线线路
CANL	低电平电压总线线路
GND	接地
BATT	电池供电，需用0.1µF电容旁路到地

工作模式

正常工作模式

发射器

将来自CAN控制器的单端输入（TXD）转换为总线线路（CANH、CANL）的差分输出。

接收器

从总线线路（CANH、CANL）接收差分输入，并将数据转换为单端输出（RXD）发送给CAN控制器，通过比较器检测差分电压与内部阈值的差异。

BATT

当提供+12V电池电压时，为器件供电。

低功耗模式

通过STB和EN引脚可进入三种低功耗模式：

• 睡眠模式：功耗最低，INH切换到高阻抗以停用外部电压调节器，CANL通过RTL偏置到电池电压。
• 待机模式：与睡眠模式类似，但INH为高电平，适用于需要保持外部电压调节器活动的情况。
• 上电待机模式：类似于待机模式，通过ERR输出可读取上电标志。

唤醒机制

当在任一总线线路上检测到显性信号或WAKE检测到持续时间超过38μs的脉冲时，收发器会识别唤醒请求。唤醒时，INH置高以激活外部电压调节器。为防止因瞬态或RF场导致的误唤醒，唤醒电压电平需保持超过38μs。

故障管理

故障检测器在正常工作模式下完全激活，检测到单个故障后会切换到相应状态。不同的故障情况（如CANH或CANL线路中断、短路等）有不同的检测和恢复机制，并且在故障发生和恢复时，ERR引脚会相应地输出低电平或高电平信号。

应用注意事项

终端电阻

系统的总终端电阻应为100Ω，每个收发器的终端电阻值根据系统大小而定，但每个收发器的最小终端电阻值为500Ω。为减少总线线路中断时的EMI，建议单个收发器的终端电阻不超过6kΩ。

降低EMI和反射

MAX3055/MAX3056的内部斜率控制使CANH和CANL输出的转换速率受到限制，从而减少了EMI和反射。同时，在布局时，需将VCC通过0.1μF陶瓷电容旁路到GND，并确保电容靠近IC，引线短且走线宽。

总结

MAX3054/MAX3055/MAX3056 ±80V故障保护/容错CAN收发器凭借其宽故障保护电压范围、多重保护机制、低功耗模式和优化的数据速率等特性，为CAN网络提供了可靠、高效的通信解决方案。在实际应用中，工程师们可以根据具体的需求选择合适的数据速率版本，并合理设计终端电阻和布局，以确保系统的稳定性和可靠性。大家在使用过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。