汽車電子新寵：ISO1042-Q1隔離式CAN收發(fā)器深入剖析

在汽車電子的復(fù)雜世界里，控制器局域網(wǎng)（CAN）如同神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)一般，負(fù)責(zé)著各個部件之間的數(shù)據(jù)傳輸與通信。而ISO1042 - Q1隔離式CAN收發(fā)器，作為德州儀器（TI）的一款明星產(chǎn)品，憑借其卓越的性能和豐富的特性，在汽車及工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域中占據(jù)了重要的一席之地。今天，就讓我們一起深入剖析這款器件，看看它究竟有何獨特之處。

文件下載：iso1042-q1.pdf

特性亮點：集高性能與高可靠性于一身

1. 電氣隔離與高耐壓能力

ISO1042 - Q1采用二氧化硅（SiO?）絕緣隔柵，可承受5000VRMS的電壓和1060VRMS的工作電壓。這一特性使得它在面對高電壓沖擊時，能夠有效隔離不同電路之間的干擾，防止總線的噪聲電流進入本地接地，為系統(tǒng)提供了可靠的電氣隔離保護。同時，它還提供基礎(chǔ)型和增強型隔離選項，滿足不同應(yīng)用場景對隔離級別的需求。

2. 寬電壓范圍與高數(shù)據(jù)速率

該器件支持±70V直流母線故障保護功能和±30V共模電壓范圍，能夠適應(yīng)復(fù)雜多變的電氣環(huán)境。在CAN FD模式下，它最高支持5Mbps的數(shù)據(jù)速率，相比經(jīng)典CAN，可實現(xiàn)更為快速的載荷傳輸，大大提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男省?/p>

3. 出色的電磁兼容性

在電磁兼容性方面，ISO1042 - Q1表現(xiàn)卓越。它通過增強的設(shè)計，可實現(xiàn)系統(tǒng)級ESD、EFT和浪涌保護，并符合輻射標(biāo)準(zhǔn)。這使得它在電磁干擾較為嚴(yán)重的環(huán)境中，依然能夠穩(wěn)定工作，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和可靠性。

4. 寬溫度范圍與多種封裝選擇

ISO1042 - Q1支持 - 40°C至 + 125°C的寬環(huán)境溫度范圍，適用于各種惡劣的工作環(huán)境。此外，它還提供SOIC - 16（DW）和較小的SOIC - 8（DWV）兩種封裝選項，方便工程師根據(jù)實際應(yīng)用需求進行選擇。

引腳配置與功能：清晰明確，易于使用

ISO1042 - Q1的引腳配置根據(jù)不同的封裝類型（16引腳和8引腳）有所不同，但都具有明確的功能定義。例如，在16引腳封裝中，Vcc1為數(shù)字側(cè)電源電壓，GND1為數(shù)字側(cè)接地連接，TXD為CAN發(fā)送數(shù)據(jù)輸入，RXD為CAN接收數(shù)據(jù)輸出等。這些引腳的合理布局和清晰定義，使得工程師在設(shè)計電路時能夠更加方便快捷地進行連接和調(diào)試。

規(guī)格參數(shù)：全面考量，確保性能穩(wěn)定

1. 絕對最大額定值

該器件對各個引腳的電壓、電流和溫度等參數(shù)都有明確的絕對最大額定值限制。例如，VCC1和VCC2的電源電壓范圍為 - 0.5V至6V，邏輯輸入和輸出電壓范圍為 - 0.5V至VCC1 + 0.5V（最大不超過6V）等。在設(shè)計過程中，工程師必須嚴(yán)格遵守這些參數(shù)限制，以確保器件的正常工作和可靠性。

2. ESD和瞬態(tài)抗擾度

ISO1042 - Q1具有良好的靜電放電（ESD）保護能力，所有引腳的HBM ESD容差為±6000V，CANH和CANL到GND2的HBM ESD容差為±16000V。同時，它在瞬態(tài)抗擾度方面也表現(xiàn)出色，能夠承受CAN EMC測試規(guī)范ISO7637 - 2中規(guī)定的各種脈沖干擾。

3. 推薦工作條件

為了確保器件的最佳性能，文檔中給出了推薦的工作條件。例如，VCC1在1.8V工作時的電壓范圍為1.71V至1.89V，在2.5V、3.3V和5.5V工作時的電壓范圍為2.25V至5.5V，VCC2的電壓范圍為4.5V至5.5V，工作環(huán)境溫度范圍為 - 40°C至125°C等。

功能特性：多重保護，保障系統(tǒng)安全

1. TXD顯性超時（DTO）保護

TXD DTO電路可防止在硬件或軟件故障時，TXD引腳長時間保持顯性狀態(tài)而阻塞網(wǎng)絡(luò)通信。當(dāng)TXD引腳的顯性狀態(tài)持續(xù)時間超過預(yù)設(shè)的超時時間tTXD_DTO時，DTO電路會禁用CAN總線驅(qū)動器，使總線恢復(fù)通信。當(dāng)TXD引腳出現(xiàn)隱性信號時，CAN驅(qū)動器會再次激活。

2. 熱關(guān)斷（TSD）保護

如果器件的結(jié)溫超過熱關(guān)斷閾值（TTSD），器件會自動關(guān)閉CAN驅(qū)動器電路，阻止TXD到總線的傳輸路徑。在熱關(guān)斷期間，CAN總線終端會被偏置到隱性電平，而接收器到RXD的路徑仍保持正常工作。當(dāng)結(jié)溫下降到熱關(guān)斷溫度以下至少熱關(guān)斷滯后溫度（TTSD_HYST）時，關(guān)斷條件會被清除。

3. 欠壓鎖定和默認(rèn)狀態(tài)保護

該器件的電源引腳具有欠壓檢測功能，當(dāng)VCC1或VCC2電源引腳出現(xiàn)欠壓事件時，器件會進入保護或默認(rèn)模式，以保護總線。例如，當(dāng)總線側(cè)電源VCC2小于約4V時，器件會禁用收發(fā)器，防止因電源不穩(wěn)定而產(chǎn)生錯誤傳輸。

應(yīng)用與設(shè)計：靈活多樣，適配多種場景

1. 典型應(yīng)用電路

ISO1042 - Q1可與德州儀器的其他組件（如微控制器、變壓器驅(qū)動器和線性穩(wěn)壓器）配合使用，形成一個完全隔離的CAN接口。文檔中給出了16 - SOIC和8 - SOIC兩種封裝的典型應(yīng)用電路圖，為工程師提供了參考。

2. 設(shè)計要點

在設(shè)計CAN網(wǎng)絡(luò)時，需要考慮總線負(fù)載、長度和節(jié)點數(shù)量等因素。ISO 11898 - 2標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了最大總線長度為40m和最大支線長度為0.3m，但通過精心設(shè)計，用戶可以實現(xiàn)更長的電纜長度、更長的支線長度和更多的節(jié)點連接。此外，CAN總線的終端匹配也非常重要，應(yīng)使用等于線路特性阻抗（120Ω）的電阻來終止電纜兩端，以防止信號反射。

布局建議：優(yōu)化設(shè)計，減少干擾

1. PCB層疊

為了實現(xiàn)低電磁干擾（EMI）的PCB設(shè)計，建議使用至少四層的PCB。層疊順序應(yīng)為高速信號層、接地層、電源層和低頻信號層。這種層疊方式可以為信號傳輸提供良好的阻抗控制和低電感回流路徑，減少信號干擾。

2. 元件布局

將高速信號布線在頂層，避免使用過孔，以減少過孔電感的影響。同時，將VCC2旁路電容器放置在頂層，盡可能靠近器件引腳，并直接連接到VCC2和GND2引腳，避免使用過孔。對于SOIC - 16封裝，需要在每個VCC2引腳處放置一個旁路電容器。

ISO1042 - Q1隔離式CAN收發(fā)器以其卓越的性能、豐富的特性和靈活的應(yīng)用設(shè)計，為汽車和工業(yè)領(lǐng)域的CAN網(wǎng)絡(luò)通信提供了可靠的解決方案。作為電子工程師，我們在設(shè)計過程中應(yīng)充分了解其特性和參數(shù)，合理運用其功能，以實現(xiàn)高效、穩(wěn)定、安全的系統(tǒng)設(shè)計。你在使用類似的CAN收發(fā)器時，遇到過哪些挑戰(zhàn)呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。