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CAN收發器的發展歷程
日期:2018-05-25

 
在CAN通信中,收發器起到了十分相當特別的作用。目前市面的收發器型號也是不計其數,本文則是根據收發器的發展,簡單介紹幾款收發器的特點。
 
很多年前,NXP的CAN收發器幾乎在每一個CAN節點上都看的到,當時最常見的型號就是PCA82C250。
 
曾有工程師較為全面的總結了一下PCA82C250的主要特點:
1、高速率(1Mbit/s);
2、能夠完全相容ISO11898;
3、有低電流待機模式且存在過熱保護;
4、採用斜率控制,降低射頻干擾;
5、匯流排上至少可掛110個節點,且節點未上電時不會干擾匯流排。
 
圖1 PCA82C250管腳
 

後來,PCA82C250升級為PCA82C251,常規上來看,兩個型號是完全的pin對拼替換,但是根據整體性能而言,PCA82C251還是做了一些修改。例如:
1、在系統額定電源上,由原型號的12V改為24V供電;
2、CANH\CANL電壓承受範圍由-8V-18V改為-40V-40V;
3、瞬間高壓承受能力也提高到-200V-200V。
 
之後,大部分用戶在選型時更多選擇PCA82C251,也是因為它在隱性狀態下的拉電流更小,在掉電情況下的匯流排輸出特性有一定改善。
 
然而,汽車電子行業的發展也在推動收發器的更新和換代。此時,基於JFET的TJA系列開始走上歷史舞臺。
 
最常見的TJA就是TJA1040和TJA1050,ZLG的工程師也曾對其特徵進行了簡要總結:
 
圖2 對比圖
 

那麼TJA1040/1050PCA82C250/251究竟有哪些功能上的區別?
 
圖3 TJA1040管腳
 

我們以TJA1040和PCA82C251為例,同作為高速的收發器,主要的不同點主要是以下幾點:
1、在無源的狀態下,TJA1040相當於脫離匯流排,在性能上更加良好;
2、PCA82C251具有斜率控制,而TJA1040則是固定斜率控制,具體區別可參考引腳設計;
3、PCA82C251不具備TXD顯性超時保護功能,而TJA1040在這一點上做的不錯;
4、正常工作模式下,PCA82C251的收發功率不大,但是TJA1040的則更小,最大消耗15uA;
5、輸出的差分電壓,PCA82C251是1V-5V,TJA1040則是1.5V-3V;除此以外在靜電保護上TJA1040也會更勝一籌。
         
 
圖4 兩者的結構圖對比
 

針對於這兩個型號的產品,根據資料手冊給出的資料,PCA82C251的最低串列傳輸速率是5kbps,TJA1040的最低串列傳輸速率是40kbps,如果使用低串列傳輸速率的用戶基本上不能進行直接替換。為了得到更多的對比結果,ZGL也曾用CANScope進行測量,對其性能進行驗證對比。
 
圖5 PCA82C250/1 1Mbps眼圖
 
圖6 TJA1040/1050T 1Mbps波形
 

從特性來說,PCA82C251在高速串列傳輸速率下過沖很嚴重,在進行CE認證時通不過認證標準,而TJA1040的電磁輻射就小的多,波形非常完美,EMI輻射很小,而且串列傳輸速率精准度高。
 
所以,目前大多隔離CAN收發器裡主要使用的收發器也是TJA1040/1050系列,例如TJA1051T、TJA1042T、TJA1043T、TJA1044GT等等。包含的隔離CAN收發器型號則有CTM1051系列,CTM8251系列等等。
 
圖7 CAN隔離模組
 

基於各收發器的特性,隔離收發器的特點則是:
1、串列傳輸速率支持5K~1Mbps或40K~1Mbps;
2、工作溫度-40~85℃或-40~105℃;
3、隔離電壓:2500VDC 或3500VDC;
4、Mini小體積或標準模組化封裝;
5、外殼及灌封材料符合 UL94 V-0 標準;
6、具有極低電磁輻射和高的抗電磁干擾性。
 
圖8 超小體積CTM1051M
 


 
 
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