NVE IsoLoop® 隔离CAN评估板：助力可靠CAN通信的利器

在电子工程领域，CAN（Controller Area Network）总线以其高可靠性和实时性在汽车、工业自动化等众多领域得到广泛应用。而NVE Corporation的IsoLoop® 隔离CAN评估板，凭借其独特的设计和先进的性能，为CAN通信带来了新的解决方案。今天，我们就来深入了解一下这款评估板。

文件下载：IL41050-01.pdf

评估板概述

NVE的这款评估板采用了革命性的IL41050TA - 3E隔离收发器，构建了一个完整的隔离CAN节点。IL41050TA是一款电流隔离的CAN收发器，作为CAN协议控制器和物理总线之间的接口，具备诸多先进特性，能确保总线的可靠运行。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，同时还具备硬件可选的静音模式，可禁用发射器。

隔离优势显著

电池监控应用

在多电池高压电动和混合动力汽车电池中，单个锂离子电池的过充或欠充引发的电池火灾是一个重大问题。IL41050通过将输入和输出进行电气隔离，实现了每个电池监控电子设备与公共CAN总线的无缝连接，有效隔离了每个电池，电池状态可通过电池管理系统（BMS）中的CAN控制器进行监控。

增强抗噪能力

即使电源是电池，隔离也能极大地提高CAN节点的抗噪能力。电感驱动器和逆变器会产生大的瞬变，传统的非隔离CAN节点虽然通过差分信号和对称驱动器/接收器对提供了一定的保护，但IL41050通常比传统CAN节点具有数倍的瞬态抗扰能力。

电路设计与引脚功能

引脚说明

IL41050 TA - 3E共有16个引脚，各引脚功能明确。例如，VDD1（引脚1）和GND1（引脚2）是VDD1电源及其接地引脚；TxD（引脚3）和RxD（引脚4）分别为发送数据输入和接收数据输出；CANL（引脚10）和CANH（引脚11）是CAN总线的低电平和高电平线路等。具体引脚功能可参考以下表格：	引脚	符号	描述
1	VDD1	VDD1电源
2	GND1	VDD1电源接地
3	TxD	发送数据输入
4	RxD	接收数据输出
5	NC	无内部连接
6	NC	无内部连接
7	IsoRxD	隔离RxD输出（仅用于测试）
8	NC	无内部连接
9	NC	无内部连接
10	CANL	低电平CAN总线线路
11	CANH	高电平CAN总线线路
12	VDD2	CAN I/O总线电路电源输入
13	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）
14	IsoTxD	隔离TxD输出（仅用于测试）
15	GND2	VDD2电源接地
16	VDD2	VDD2隔离电源输入

应用设计要点

• 电源连接：两个 (V_{DD 2}) 电源输入引脚（引脚11和16）都必须连接到总线侧电源。引脚11为CAN I/O电路的总线侧供电，引脚16为总线侧隔离电路供电。测试时它们内部不连接，但两个引脚都必须供电，否则可能导致损坏。
• 电源去耦： (V{DD1}) 和 (V{DD 2}) 都必须用100 nF陶瓷电容进行旁路，这些电容为隔离器开关提供动态电流，应尽可能靠近 (V_{DD}) 及其各自的接地引脚放置。
• 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_{DD1}) 连接一个上拉电阻（通常为16 kΩ）。模式选择（“S”）输入有一个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，但为了减少反射，通常在总线两端使用两个120 Ω的终端电阻来匹配60 Ω的电缆阻抗。该套件配有一个120 Ω的终端电阻，多节点配置时可移除。
• 电平转换：IL41050可以在5伏CAN总线和3伏微控制器（如SJA1000 MCU）之间提供隔离和电平转换。

特殊功能

主导模式超时和故障安全接收器功能

集成的主导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，超时功能会在TxD被置为显性后不超过765 μs将RxD输出恢复到高电平。定时器由TxD上的负边沿触发，如果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。

如果 (V{DD 2}) 电源丢失，当电源电压降至3.8 V以下时，IL41050会将RxD输出置为高电平。当 (V{DD 2}) 升至约4.2 V以上时，RxD将恢复正常操作。

可编程上电功能

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需要的状态进行编程。例如，如果CAN节点在上电时需要“脉冲”显性，控制器可以在断电前将TxD置为低电平。恢复供电时，节点将立即变为显性，使微控制器中的自检代码能够验证节点操作。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静音。下次上电时，IL41050将保持静音，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。
• 输入电源范围为3.0 V至5.5 V。
• 最大静态隐性电源电流为12 mA。
• 最大总线侧动态电源电流为70 mA。
• 1分钟隔离电压：QSOP封装为 (1200 ~V{RMS}) ，窄和宽SOIC封装为 (2500 ~V{RMS}) 。
• ±500 V CDM ESD防护。
• 数据速率可达1 Mbps。
• 50 kV/μs瞬态抗扰能力。
• 具备静音模式以禁用发射器。
• 未供电节点不干扰总线。
• 边沿触发、非易失性输入提高了抗噪性能。
• 具备热关断保护和接地及总线电源短路保护。
• 工作温度范围为 -55°C至 +125°C。
• 提供QSOP、0.15" SOIC或0.3" True (8^{TM}) mm 16引脚封装。
• 通过UL 1577认证和IEC 60747 - 5 - 5（VDE 0884）认证。

快速启动步骤

• 将 (V{DD 1}) 连接到3.3 V电源， (V{DD 2}) 连接到5 V电源。
• 将一个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。

总结

NVE的IsoLoop® 隔离CAN评估板为CAN通信提供了一个可靠且功能强大的解决方案。其先进的隔离技术、丰富的功能特性以及良好的抗干扰能力，使其在各种复杂的应用场景中都能发挥出色的性能。电子工程师们在设计CAN通信系统时，可以考虑使用这款评估板，以提高系统的可靠性和稳定性。大家在实际应用中是否遇到过类似的CAN通信问题呢？又是如何解决的呢？欢迎在评论区分享你的经验。