MAX3050/MAX3057：±80V故障保護(hù)的2Mbps低功耗CAN收發(fā)器

在控制區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（CAN）的設(shè)計中，合適的收發(fā)器對于系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能至關(guān)重要。今天我們就來詳細(xì)探討一下Maxim Integrated推出的MAX3050/MAX3057 ±80V故障保護(hù)、2Mbps低供電電流CAN收發(fā)器。

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一、概述

MAX3050和MAX3057主要用于CAN協(xié)議控制器與總線物理線路之間的接口。它們適用于數(shù)據(jù)速率高達(dá)2Mbps的系統(tǒng)，并且具備±80V的故障保護(hù)功能，能有效應(yīng)對高壓電源總線短路的情況。這兩款收發(fā)器既可以向總線提供差分傳輸能力，也能為CAN控制器提供差分接收能力。

二、產(chǎn)品特性

（一）多種工作模式

1. 高速模式：允許數(shù)據(jù)速率高達(dá)2Mbps，不過在這種模式下，數(shù)據(jù)信號的上升和下降斜率沒有限制，可能會產(chǎn)生潛在的電磁干擾（EMI）。如果使用該模式，建議采用屏蔽雙絞線電纜以避免EMI問題。
2. 斜率控制模式：數(shù)據(jù)速率在40kbps至500kbps之間。通過控制數(shù)據(jù)信號的上升和下降斜率，能有效降低EMI，并且可以使用非屏蔽雙絞線或平行線作為總線線路。選擇斜率控制模式時，可通過連接一個電阻從RS引腳到地來實(shí)現(xiàn)，電阻值的選擇可以根據(jù)公式 (R_{RS}(k Omega)=12000 / speed (in kbps)) 進(jìn)行計算。
3. 待機(jī)模式：此時發(fā)送器關(guān)閉，接收器進(jìn)入低電流模式，可在讀取總線數(shù)據(jù)的同時降低功耗。但接收器從待機(jī)模式喚醒需要長達(dá)10ms的時間，因此在剛喚醒時可能會丟失一些總線信息。
4. 關(guān)機(jī)模式：發(fā)送器和接收器都關(guān)閉，輸出處于高阻抗?fàn)顟B(tài)，可將功耗降至最低。MAX3057在SHDN引腳有上拉電阻，如果SHDN引腳被強(qiáng)制拉低后再浮空，設(shè)備將保持關(guān)機(jī)狀態(tài)，直到SHDN引腳被強(qiáng)制拉高。

（二）AutoShutdown功能（僅MAX3050）

當(dāng)總線或CAN控制器處于非活動狀態(tài)4ms或更長時間時，MAX3050會自動進(jìn)入15ms的關(guān)機(jī)模式，以節(jié)省功耗。外部連接到SHDN引腳的電容值決定了非活動時間的閾值，可根據(jù)公式 (C{overline{SHDN}}(nF)=frac{I frac{SHDN}{(mA) × time(mu s)}}{left(V{CC}-V frac{SHDN}{overline{SHDN}}right)}) 進(jìn)行計算。當(dāng)MAX3050處于關(guān)機(jī)模式時，只有喚醒比較器處于活動狀態(tài)，正常的總線通信會被忽略。CAN系統(tǒng)的遠(yuǎn)程主設(shè)備可以通過在CANH上發(fā)送大于9V的信號來喚醒MAX3050。

（三）故障保護(hù)

MAX3050和MAX3057具備±80V的故障保護(hù)能力，這使得CANH和CANL總線線路能夠在高壓系統(tǒng)中使用，并與高壓總線進(jìn)行通信。如果數(shù)據(jù)傳輸速率為2Mbps，故障保護(hù)能力會降低到±70V。

（四）驅(qū)動輸出保護(hù)

1. 熱關(guān)斷保護(hù)：當(dāng)結(jié)溫超過+160°C時，熱關(guān)斷電路會將設(shè)備關(guān)閉，并將CANH和CANL置于高阻抗?fàn)顟B(tài)，以防止設(shè)備因過熱而損壞。熱關(guān)斷的遲滯約為20°C，當(dāng)溫度降至+140°C時，熱關(guān)斷功能將解除。
2. 電流限制保護(hù)：電流限制電路可以保護(hù)發(fā)送器輸出級，防止其與正負(fù)極電池電壓短路。在故障情況下，雖然功耗會增加，但該功能可以避免發(fā)送器輸出級被損壞。

三、電氣特性

（一）直流電氣特性

在 (V{CC}=+5 ~V pm 10 %) ， (R{L}=60 Omega) ，RS = GND， (T{A}=T{MIN}) 到 (T_{MAX}) 的條件下，給出了一系列的電氣參數(shù)，如電源電流、輸入輸出電壓、電流限制等。例如，在顯性狀態(tài)下，電源電流為56mA，隱性狀態(tài)下為3.6mA；在待機(jī)模式下，電源電流降至135μA，關(guān)機(jī)模式下為15μA。

（二）時序特性

包括最小位時間、TXD到總線激活和非激活的延遲、TXD到接收器激活和非激活的延遲等。不同的數(shù)據(jù)速率和工作模式下，這些時序參數(shù)會有所不同。例如，在高速模式（ (V_{RS}=0) ）下，TXD到總線激活的延遲最大為40ns，TXD到接收器激活的延遲最大為120ns。

四、應(yīng)用信息

（一）減少EMI和反射

在斜率控制模式下，CANH和CANL輸出的壓擺率受到限制，能夠有效減少EMI和因電纜端接不當(dāng)引起的反射。一般來說，發(fā)送器的上升時間與未端接短截線的長度直接相關(guān)，可通過公式 (Length =t_{RISE} /(15 ns / ft)) 進(jìn)行保守估算。

（二）布局考慮

MAX3050和MAX3057不需要特殊的布局考慮，只需遵循常見的做法即可。使用一個1μF的陶瓷電容將 (V_{CC}) 旁路到地，并將其安裝在靠近IC的位置，采用短引腳長度和寬走線寬度。

五、總結(jié)

MAX3050/MAX3057 ±80V故障保護(hù)、2Mbps低供電電流CAN收發(fā)器憑借其多種工作模式、強(qiáng)大的故障保護(hù)和驅(qū)動輸出保護(hù)功能，以及低功耗特性，非常適合用于HVAC控制、電信72V系統(tǒng)等應(yīng)用場景。電子工程師在設(shè)計CAN網(wǎng)絡(luò)時，可以根據(jù)具體的需求選擇合適的工作模式和參數(shù)，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能。大家在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過類似收發(fā)器的問題？又是如何解決的呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。