差异是关键，TI首款隔离式CAN收发器评析

差异是关键，TI首款隔离式CAN收发器评析

 

        “无论是在日常生活还是媒体报道中， CAN接口对大家来说已经司空见惯了，然而将CAN接口和隔离功能整合在同一产品里，这还是业界头一遭，”近日，TI公司模拟器件业务拓展经理王胜在介绍新产品-- ISO1050收发器时说道。据介绍，这款隔离式CAN收发器可将工业应用所需组建数减少50%，而且能够极大限度简化工业自动化、电机控制以及医疗设备等复杂电路板设计周期。

CAN+隔离，还是头一回

随着用户需要的设备越来越小，电子类工程师面临的设计挑战也越来越大。如何将复杂的系统设计的更小是摆在很多设计人员面前的难题。鉴于此，王胜对与非网记者说，以CAN接口为例，这是应用在工业领域的一种串行总线接口，由于具有可靠性强、稳定性高、数据传输速率快等特点被广泛应用。但是在通常情况下，如果设计师要进行接口转换就需要额外添加一个保护芯片。原因很简单：因为这些总线是应用在工业环境下的。工业应用的条件和电气特性环境都非常复杂，只有具备保护功能的芯片才能在电路发生异常的情况下切断通路，从而保证整个链路不受到破坏。同时，导线是接到不同设备上去的，也需要具备隔离保护功能的器件存在，才能保证总线端和主控端是断开的。

图一：ISO1050工业系统结构图

“而在该领域，TI前期虽然推出了ISO72XX系列和485接口产品，但是依然不能完全满足基于CAN总线研究的工程师需求。前者只是单纯的隔离芯片，后者主要针对485接口进行短路隔离保护，所以支持CAN总线标准的ISO1050隔离芯片的出现与前两种产品并没有太大的冲突，而且也是目前市场上首个具备隔离功能的CAN接口产品，”王胜说道。

独辟蹊径，电容式隔离

目前在市面上我们最常见的隔离方式就是光耦隔离和磁耦隔离，不过此次，TI将这两种技术都淘汰掉选择了独树一帜的电容式隔离方式。通常，光耦式隔离是通过把输入的电信号转换为光信号输出，由于没有直接的电路连接，既耦合传输了信号，又起到隔离作用。磁耦式隔离与光耦式隔离原理大致相似，就是没有由电到光的转换过程，简单的说两个线圈，通过磁场的组合传递信息，同时没有电气特性的物理连接。

图二：最常用的光电耦合器之内部结构图

图三：单通道磁耦内部框图

王胜说：“虽然上述两种方式在当今的电子设计中已经应用的非常娴熟，但是不管模拟、数字电路当中，芯片本身都具有很强的电容性功能。所以电容式隔离，通过二氧化硅栅极就能把隔离设备的耐压性扩大到2400到2500v每微米，比光或者磁耐压数十倍。此外，与磁耦隔离相比，电容式最大的好处在于它的电磁干扰影响很小，电磁环境要求较低，包括对外的辐射及对外界磁场的敏感度要求都不是很苛刻。简单理解，比如我们在系统里做滤波器，RC滤波器的电极特性、电磁特性一定要比LC的好。此外，由于不存在高温消磁等影响，在工业应用温度跨度较大等不稳定环境下能够保证信息的迅速稳定传输。”

图四：采用电容式隔离技术的ISO1050与同类竞争产品抗电磁干扰效果比对图

最后，与非网记者在问到为何TI会想到将CAN总线接口与电容式隔离这两个“双强”技术融合在一起时，王胜补充道：“从板级来看，可供设计的板面大小有限制，多一个东西就多一份误差的可能性，多一个不可靠因素，而光耦隔离和磁耦隔离需要的器件都比电容式隔离多。另外，从CAN本身的传输特性来看，CAN的基本特性是一根总线上放很多接口，是多主方式，每一个接口、每一个端子都可以去接收、发送讯息，能够大大节省响应时间。只有最大化的提高系统反应速度，降低风险、减小尺寸等才能帮助顾客设计出有差异化的竞争产品。”

图五：ISO1050与同类竞争对手在产品尺寸及封装方面的比对

“虽然在2009全球性金融风暴影响下，模拟接口产品的出货量有所下降，但据Databeans数据统计，从2009年到2014年全球模拟接口类产品的年均符合增长率还将保持在8%以上。“这还是一个非常稳定且极具发展潜力的市场。虽然TI一直占据模拟接口领域21%的市场， 但我们的发展战略一直都是最大限度的帮助客户建立差异化的产品链路。”王胜言语殷切。