ADM3050E 5.7 kV rms、信号隔离式、基本CAN FD收发器技术手册

概述
ADM3050E 是一款 5.7 kV rms 隔离式控制器区域网络 (CAN) 物理层收发器，具有高性能的基本功能集。ADM3050E 完全符合 CAN 灵活数据速率 (CAN FD) ISO 11898-2:2016 的要求，并且还能够支持高达 12 Mbps 的数据速率。

该器件利用 ADI 公司的 iCoupler^?^ 技术将 2 通道隔离器和 CAN 收发器组合到单个小外形集成电路 (SOIC) 表面贴装封装中。ADM3050E 是适用于 CAN 和 CAN FD 应用的完全隔离式解决方案。ADM3050E 提供 CAN 控制器和物理层总线之间的隔离。ADM3050E 在 5.7 kV rms 耐受电压、849 VPEAK 工作电压和 12.8 kV 浪涌测试电压条件下的安全和监管认证（申请中），可确保其满足应用隔离要求。

低环路传播延迟和 ±25 V 扩展共模范围可支持在更长总线电缆上实现可靠通信。主导超时功能可防止故障情况下的总线锁定，限流和热关断功能可防止输出短路。CAN 总线输入和输出引脚的保护电压为 ±40 V，防止意外连接到 +24 V 总线电源。该器件完全适应 ?40°C 至 +125°C 的工业级温度范围。
数据表：*附件：ADM3050E 5.7 kV rms、信号隔离式、基本CAN FD收发器技术手册.pdf

应用

• CANOpen、DeviceNet 和其他 CAN 总线安装启用
• 工业自动化
• 过程控制和楼宇控制
• 运输和基础设施

特性

• 5.7 kV rms 信号隔离型 CAN FD 收发器
• 1.7 V 至 5.5 V 电源和逻辑侧电平
• 扩展的共模范围：±25 V
• 总线故障保护（CANH、CANL）：±40 V
• 较低的最大环路传播延迟：150 ns
• 超越 EN 55022 B 级标准 6 dB
• 安全和监管认证
  • VDE 符合性证书 VDE V 0884-10（申请中）
  • UL：5700 V rms 持续 1 分钟时间，符合 UL 1577 标准（申请中）
  • CSA 元件验收 5.7 kV rms 时 5A
    • IEC 60950、IEC 61010（申请中）
• 高共模瞬变抗扰度：>75 kV/?s
• 工业级工作温度范围：?40°C 至 +125°C

框图

引脚配置描述

典型性能特征

工作原理

CAN收发器操作

ADM3050E实现CAN控制器与CAN总线之间的通信。ADM3050E与标准的1.8V、2.5V、3.3V或5.0V CMOS电平的内部CAN控制器通信，并将CMOS电平与CAN总线电平进行转换。

CAN总线有两种状态：显性（dominant）和隐性（recessive）。隐性状态出现在CANH和CANL之间的电压差小于0.5V时。在隐性状态下，CANH和CANL引脚都设置为高阻抗，总线电平由上拉电阻和下拉电阻决定。当CANH和CANL之间的电压差大于1.5V时，总线处于显性状态，收发器将CANH传输为3.5V，CANL传输为1.5V。接收器将CANH和CANL上的状态对应到CMOS高电平和CMOS低电平，分别对应RXD引脚和TXD引脚。

总线上的显性节点会覆盖隐性节点。通过设置更长的仲裁位（CAN ID），可以使CAN帧在总线上获得更高的优先级。当CAN控制器接收到隐性位而总线处于显性状态时，CAN控制器会将总线让给仍在传输的节点。该节点在仲裁阶段会退回到隐性状态，并在自身传输完成后重新启动。这种机制确保了多个节点在竞争总线仲裁时能够有序通信。

工业应用中可能会使用长电缆，这会导致本地地电位存在差异。不同的电源电压也会带来影响。ADM3050E收发器具有±25V的共模抑制比（CMR），符合ISO 11898 - 2标准的要求，并且在出现接地故障时具有更高的抗扰能力。有关CAN的更多信息，请参阅AN - 1123应用笔记。

信号隔离

ADM3050E器件在接口的逻辑侧采用iCoupler数字隔离技术实现电流隔离。低功耗的重新驱动电路结合隔离、快速信号转换、集成式故障保护功能，减少了总电缆长度、更高的数据速率，并且降低了印刷电路板空间需求。ADM3050E隔离式收发器在分立光耦合器和收发器解决方案的基础上，提高了数据传输速率。

集成且经认证的IEC电磁兼容性（EMC）解决方案

通常，设计人员必须在恶劣的操作环境中采取防护措施，同时还要兼顾产品的成本和尺寸。为了减少电路板空间，并满足汽车系统级ESD标准，ADM3050E在CANH和CANL引脚上集成了强大的过压保护电路。

±40 V 杂波保护

系统上电时，高压杂波事件经常会发生。CANH和CANL引脚可能会因意外连接到电源、短路到电池或由于场总线电缆在系统运行时断开而受到影响。根据故障电感和开关频率，杂波能量可能会有很大差异。ADM3050E可在高达标称24V电源的系统中承受杂波或短路事件，而不会对该引脚造成损坏，也不会影响CAN总线的正常运行。这种保护在设备断电或未通电时同样有效。

显性超时

ADM3050E具有显性超时功能（(t_{DT})，见图3）。TXD引脚连接到接地不良或工作异常的CAN控制器就是一个示例，说明长显性信号如何无限期地阻止总线传输。(t_{DT})限制了长显性信号的持续时间，从而防止总线上的流量被阻塞。当总线恢复逻辑高电平时，TXD功能会恢复。

(t_{DT})最小值固有地创建了一个最小数据速率。在正常运行期间，CAN协议允许连续的相同极性位在触发一位的补码极性之前最多为10位。ADM3050E通过在连续传输相同极性位时周期性地插入一个补码位来防止违反协议。在任何给定的数据速率下，CAN控制器必须传输足够的位，以使ADM3050E能够有效地将数据速率检测为9600bps。

故障安全特性

在TXD输入被锁定为高电平以防止总线流量中断的情况下，TXD引脚通过一个内部上拉电阻连接到(V_{CC})引脚。该上拉电阻使收发器保持在隐性状态。

热关断

集成式热关断电路旨在保护器件在过功耗期间免受损坏，过功耗可能是由于总线短路或高驱动电流引起的。热感测电路可检测器件中的结温。当温度达到器件的热关断阈值时，该电路会将器件关闭。