【隔离的CAN通信接口-1Mbps】

作者 bighard51(liuqf78@163.com)，2021年

1 原理图

2 电路原理说明及计算

此电路使用带隔离的can收发器，取代高速光藕和非隔离器件组合，工作原理非常简单：ISO1050DUB即为隔离差分转单端CAN收发器，一边接+3V3，一边接+5伏（CANVCC）；差分端外接高速低结电容TVS管，做为can总线保护器件；差分端还外接一个调试插座，用于外接CAN测试仪。

3 用途说明及电路特点

此电路反馈延迟较短（150ns），所以能够用于高速CAN系统；但此电路无差分线路信号上升/下降沿斜率调节功能，理论上不适合用于节点比较多且拓扑比较复杂的线路。综上所述，此电应用于必须要1Mbps速率的隔离CAN通信系统，通道节点最好不超过3个，最远通信距离不超过4米。如果节点数量增加或通信距离加长，则需要注意线缆布线和走线拓扑。
电路优势：
1、 电路结构简单，无重要的参数配置；
2、 电路成本有一定优势
ISO1050DUB：7.9元
NUP2105LT1G：0.56元
5045-03A：0.33元
CL31F475ZOFNNNE：0.15元
其余阻容：0.1元
总成本：9.04元

4 电路关键参数与规格型号

主要器件列表：

位号	型号
D3	NUP2105LT1G
U4	ISO1050DUB

ISO1050DUB主要参数：
1、 隔离电压：4000伏；
2、 具有显性比特位超时保护功能；
3、 具有芯片欠电压关断保护功能；
4、 具有芯片热关断保护功能；
5、 芯片结温-55~150度；
6、 单端信号3.3V输入，可容忍5V；负电压脉冲门限为-0.5V。驱动能力最大15mA，最小4mA；
7、 单端输入门槛电平：高2.0V，低0.8V；
8、 低环路延迟：典型值150ns，最大210ns。输出转换延迟最慢不超过110ns。
9、 CanL和CanH耐压范围-27~40V；
10、 CanL和CanH驱动能力最小70mA；差分输出上升/下降边沿时间典型值20ns，最慢不超过50ns(60欧负载电阻)。显性时，CanH输出电压范围2.9_{4.5V，CanL输出电压范围0.8}1.5V。隐性时，CanH和CanL输出范围2-3V。
11、 防静电等级：人体模型+/-4000伏。
12、 功耗：单端侧最大消耗3mA电流，差分侧最大73mA电流。（根据线路负载情况有所变化）
13、 无铅器件。
NUP2105LT1G主要参数：
1、 具备350W峰值功率消耗能力,最大反向电流8A；
2、 低反向漏电流：<100nA；
3、 低结电容：<30PF;
4、 工作电压：24V；反向击穿电压：26.2~32V；峰值电流5A时钳位电压40V。
5、 防静电等级：16KV人体模型。
6、 芯片结温-55~150度；
7、 无铅器件。

5 使用注意事项

1、 特别注意本电路适用范围为少量节点，拓扑简单，速率为1Mbps的CAN通道。
2、 保护器件NUP2105LT1G尽可能放在can0H和can0L两条差分线的板件输入端。
3、 can0H和can0L两条差分线从板件输入后先接ISO1050DUB的对应管脚，再接调试插座，端接电路R8放在调试插座口旁边；
4、 隔离器件ISO1050DUB下方不能走线；
5、 始端匹配电阻R24可根据信号实测过冲情况做调整；
6、去藕电容根据通用PCB规则放置。

6 实验验证数据（引用测试数据）

图1，引用FB105板的测试波形作参考：
连接方式：FB105与fa301，通过航空插头和3.5米屏蔽双绞线

图2，芯片单端信号侧发送和接收波形，测得环路延迟196ns

图3，CanL管脚发送波形，显性1.12V，隐性2.44V，上升沿61.35ns，下降沿34.37ns

图4，CanH管脚发送波形，显性3.56V，隐性2.16V，上升沿57.6ns，下降沿47.33ns

从图上看到上升下降沿跟标称值有点差异，但还在可接收的范围内。