NVE IsoLoop® 隔离式 QSOP CAN 收发器评估板：设计与应用解析

在电子工程领域，CAN（Controller Area Network）总线凭借其高可靠性和实时性，广泛应用于汽车、工业自动化等众多领域。NVE Corporation 的 IsoLoop® 隔离式 QSOP CAN 收发器评估板，为工程师们提供了一个便捷且高效的解决方案。今天，我们就来深入探讨这款评估板的特点、设计要点及应用注意事项。

文件下载：IL 41050-1-01.pdf

评估板概述

这款评估板采用了全球最小的隔离式 CAN 收发器 IL41050TA - 1E QSOP，构建了一个完整的隔离式 CAN 节点。IL41050TA 是一款电流隔离的 CAN 收发器，作为 CAN 协议控制器与物理总线之间的接口，具备一系列先进特性，确保了总线的可靠运行。

先进特性

• 无干扰设计：未供电的节点不会干扰总线，独特的非易失性可编程上电功能可防止节点不稳定。
• 静音模式：硬件可选的静音模式可禁用发射器，方便调试和特殊应用需求。
• 长寿命隔离：与光耦合器或其他隔离技术不同，IsoLoop 隔离器具有几乎无限的隔离寿命。
• 鲁棒性设计：专为恶劣的 CAN 和 DeviceNet 环境设计，具备发送数据显性超时、总线引脚瞬态保护、抗静电放电（ESD）、热关断保护和短路保护等功能，独特的边沿触发输入还能提高抗噪性能。

产品型号

NVE 提供了四种 CAN 收发器型号，以满足不同的应用需求：	型号	最高工作温度	速率（Mbps）	关键特性	封装
IL41050TTE	100°C	1	低成本	0.3" SOIC - 16
IL41050TAE	125°C	1	静音模式	0.3" SOIC - 16
IL41050TA - 3E	125°C	1	静音模式；窄体封装	0.15" SOIC - 16
IL41050TA - 1E	125°C	1	静音模式；超小型 QSOP	QSOP - 16

电路设计与引脚功能

引脚功能

IL41050 TA - 1E 引脚	符号	描述
1	V DD1	V DD1 电源
2	NC	无内部连接
3	GND 1	V DD1 电源接地返回
4	TxD	发送数据输入
5	RxD	接收数据输出
6	NC	无内部连接
7	NC	无内部连接
8	NC	无内部连接
9	CANH	高电平 CAN 总线线路
10	CANL	低电平 CAN 总线线路
11	S	模式选择输入（正常操作时开路或低电平；静音模式时高电平）
12	IsoRxD	隔离的 RxD 输出（通常不使用；仅用于测试目的）
13	NC	无内部连接
14	GND 2	总线接地
15	NC	无内部连接
16	V DD2	总线电源输入

设计要点

• 电源去耦：(V{DD 1}) 和 (V{DD 2}) 必须使用 100 nF 陶瓷电容进行旁路，这些电容应尽可能靠近 (V_{DD}) 及其相应的接地返回引脚，以提供隔离器开关所需的动态电流。
• 输入配置：TxD 输入不应悬空，若连接到开漏或集电极开路输出，应从输入到 (V_{DD 1}) 连接一个上拉电阻（通常为 16 kΩ）。模式选择（“S”）输入具有 150 kΩ 的标称内部下拉电阻，正常操作时可悬空或设置为低电平。
• 总线终端：CAN 网络有时可以不进行终端匹配，但为了最小化反射，建议在总线两端（而非每个节点）使用两个 120 Ω 终端电阻来匹配 60 Ω 电缆阻抗。该套件配备了一个 120 Ω 终端电阻，在多节点配置中可移除。
• 电平转换：IL41050 可以在 5 伏 CAN 总线和 3.3 伏微控制器（如 SJA1000）之间提供隔离和电平转换。

特殊功能

IsoRxD 输出

IsoRxD 输出是 RxD 的隔离版本，主要用于故障排除，通常不进行连接。

显性模式超时和故障安全接收器功能

• 显性模式超时：集成的显性模式超时功能可防止 CAN 总线锁死。如果 TxD 引脚因硬件或软件应用故障被永久拉低，超时功能将在 TxD 被置为显性状态后不超过 765 µs 时将 RxD 输出恢复到高电平。定时器由 TxD 上的负边沿触发，若低电平持续时间超过内部定时器值，发射器将被禁用，使总线进入隐性状态，定时器由 TxD 引脚的正边沿复位。
• 故障安全功能：当 (V{DD 2}) 电源丢失，且电源电压降至 3.8 伏以下时，IL41050 将 RxD 输出置为高电平；当 (V{DD 2}) 上升到约 4.2 伏以上时，RxD 将恢复正常操作。

可编程上电

独特的非易失性可编程上电功能可防止节点不稳定。可以在最后一次断电时对节点上电时所需的状态进行编程。例如，如果 CAN 节点在上电时需要“脉冲”显性状态，控制器可以在断电前将 TxD 置为低电平。当电源恢复时，节点将立即进入显性状态，允许微控制器中的自检代码验证节点操作。如果需要，也可以通过在断电时预设 TxD 线为高电平使节点上电时保持静音，等待总线的显性状态。

规格亮点与快速启动

规格亮点

• 完全符合 ISO 11898 CAN 标准。
• 3.0 V 至 5.5 V 输入电源。
• 最大 12 mA 静态隐性电源电流。
• 最大 70 mA 总线侧动态电源电流。
• (1200 ~V{RMS}) 1 分钟隔离（QSOP）；(2500 ~V{RMS}) 适用于窄体和宽体 SOIC 版本。
• ±500 V CDM ESD。
• 1 Mbps 速率。
• 50 kV/µs 瞬态抗扰度。
• 静音模式可禁用发射器。
• 未供电节点不干扰总线。
• 边沿触发、非易失性输入提高抗噪性能。
• 热关断保护。
• 接地和总线电源短路保护。
• -55°C 至 +125°C 工作温度范围。
• QSOP、0.15" SOIC 或 0.3" True (8^{TM}) mm 16 引脚封装。
• VDE V 0884 认证；UL 1577 认可。

快速启动

• 将 (V{DD 1}) 连接到 3.3 V 电源，(V{DD 2}) 连接到 5 V 电源。
• 将 500 kHz 信号发生器连接到“TxD”输入。
• 使用示波器验证“RxD”和 CAN 输出。

注意事项

在使用该评估板时，需要注意 NVE 公司的相关声明：

• 有限保修与责任：文档中的信息虽被认为准确可靠，但 NVE 不提供任何明示或暗示的陈述或保证，对使用该信息的后果不承担责任。
• 变更权利：NVE 保留随时更改文档中信息（包括规格和产品描述）的权利，且无需事先通知。
• 生命关键或安全关键应用：除非 NVE 与客户另有书面明确约定，NVE 产品不适合用于生命支持、生命关键或安全关键设备或装备，客户自行承担在这些应用中使用 NVE 产品的风险。
• 应用责任：文档中描述的应用仅为示例，NVE 不保证这些应用在未经进一步测试或修改的情况下适用于特定用途，客户负责使用 NVE 产品的应用和产品的设计与操作，NVE 对应用或客户产品设计不承担任何责任。

总的来说，NVE 的 IsoLoop® 隔离式 QSOP CAN 收发器评估板为工程师们提供了一个功能强大、设计灵活的 CAN 节点解决方案。在实际应用中，我们需要根据具体需求选择合适的型号，并严格遵循设计要点和注意事项，以确保系统的可靠性和稳定性。你在使用类似的 CAN 收发器评估板时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。