MAX3050/MAX3057：±80V故障保护的2Mbps低功耗CAN收发器

在控制区域网络（CAN）的设计中，合适的收发器对于系统的稳定性和性能至关重要。今天我们就来详细探讨一下Maxim Integrated推出的MAX3050/MAX3057 ±80V故障保护、2Mbps低供电电流CAN收发器。

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一、概述

MAX3050和MAX3057主要用于CAN协议控制器与总线物理线路之间的接口。它们适用于数据速率高达2Mbps的系统，并且具备±80V的故障保护功能，能有效应对高压电源总线短路的情况。这两款收发器既可以向总线提供差分传输能力，也能为CAN控制器提供差分接收能力。

二、产品特性

（一）多种工作模式

1. 高速模式：允许数据速率高达2Mbps，不过在这种模式下，数据信号的上升和下降斜率没有限制，可能会产生潜在的电磁干扰（EMI）。如果使用该模式，建议采用屏蔽双绞线电缆以避免EMI问题。
2. 斜率控制模式：数据速率在40kbps至500kbps之间。通过控制数据信号的上升和下降斜率，能有效降低EMI，并且可以使用非屏蔽双绞线或平行线作为总线线路。选择斜率控制模式时，可通过连接一个电阻从RS引脚到地来实现，电阻值的选择可以根据公式 (R_{RS}(k Omega)=12000 / speed (in kbps)) 进行计算。
3. 待机模式：此时发送器关闭，接收器进入低电流模式，可在读取总线数据的同时降低功耗。但接收器从待机模式唤醒需要长达10ms的时间，因此在刚唤醒时可能会丢失一些总线信息。
4. 关机模式：发送器和接收器都关闭，输出处于高阻抗状态，可将功耗降至最低。MAX3057在SHDN引脚有上拉电阻，如果SHDN引脚被强制拉低后再浮空，设备将保持关机状态，直到SHDN引脚被强制拉高。

（二）AutoShutdown功能（仅MAX3050）

当总线或CAN控制器处于非活动状态4ms或更长时间时，MAX3050会自动进入15ms的关机模式，以节省功耗。外部连接到SHDN引脚的电容值决定了非活动时间的阈值，可根据公式 (C{overline{SHDN}}(nF)=frac{I frac{SHDN}{(mA) × time(mu s)}}{left(V{CC}-V frac{SHDN}{overline{SHDN}}right)}) 进行计算。当MAX3050处于关机模式时，只有唤醒比较器处于活动状态，正常的总线通信会被忽略。CAN系统的远程主设备可以通过在CANH上发送大于9V的信号来唤醒MAX3050。

（三）故障保护

MAX3050和MAX3057具备±80V的故障保护能力，这使得CANH和CANL总线线路能够在高压系统中使用，并与高压总线进行通信。如果数据传输速率为2Mbps，故障保护能力会降低到±70V。

（四）驱动输出保护

1. 热关断保护：当结温超过+160°C时，热关断电路会将设备关闭，并将CANH和CANL置于高阻抗状态，以防止设备因过热而损坏。热关断的迟滞约为20°C，当温度降至+140°C时，热关断功能将解除。
2. 电流限制保护：电流限制电路可以保护发送器输出级，防止其与正负极电池电压短路。在故障情况下，虽然功耗会增加，但该功能可以避免发送器输出级被损坏。

三、电气特性

（一）直流电气特性

在 (V{CC}=+5 ~V pm 10 %) ， (R{L}=60 Omega) ，RS = GND， (T{A}=T{MIN}) 到 (T_{MAX}) 的条件下，给出了一系列的电气参数，如电源电流、输入输出电压、电流限制等。例如，在显性状态下，电源电流为56mA，隐性状态下为3.6mA；在待机模式下，电源电流降至135μA，关机模式下为15μA。

（二）时序特性

包括最小位时间、TXD到总线激活和非激活的延迟、TXD到接收器激活和非激活的延迟等。不同的数据速率和工作模式下，这些时序参数会有所不同。例如，在高速模式（ (V_{RS}=0) ）下，TXD到总线激活的延迟最大为40ns，TXD到接收器激活的延迟最大为120ns。

四、应用信息

（一）减少EMI和反射

在斜率控制模式下，CANH和CANL输出的压摆率受到限制，能够有效减少EMI和因电缆端接不当引起的反射。一般来说，发送器的上升时间与未端接短截线的长度直接相关，可通过公式 (Length =t_{RISE} /(15 ns / ft)) 进行保守估算。

（二）布局考虑

MAX3050和MAX3057不需要特殊的布局考虑，只需遵循常见的做法即可。使用一个1μF的陶瓷电容将 (V_{CC}) 旁路到地，并将其安装在靠近IC的位置，采用短引脚长度和宽走线宽度。

五、总结

MAX3050/MAX3057 ±80V故障保护、2Mbps低供电电流CAN收发器凭借其多种工作模式、强大的故障保护和驱动输出保护功能，以及低功耗特性，非常适合用于HVAC控制、电信72V系统等应用场景。电子工程师在设计CAN网络时，可以根据具体的需求选择合适的工作模式和参数，以确保系统的稳定性和性能。大家在实际应用中是否遇到过类似收发器的问题？又是如何解决的呢？欢迎在评论区分享交流。