工業(yè)級利器：MAX13050/MAX13052/MAX13053/MAX13054高速CAN收發(fā)器解析

在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，對于CAN收發(fā)器的性能和可靠性要求極高。今天我們就來詳細(xì)探討一下Maxim Integrated推出的MAX13050/MAX13052/MAX13053/MAX13054系列工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)高速CAN收發(fā)器，它具備±80V故障保護(hù)功能，能很好地滿足工業(yè)環(huán)境的嚴(yán)苛需求。

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產(chǎn)品概述

MAX13050/MAX13052/MAX13053/MAX13054這幾款器件引腳兼容，是符合ISO11898標(biāo)準(zhǔn)的高速CAN收發(fā)器，擁有擴(kuò)展的±80V故障保護(hù)能力，非常適合需要過壓保護(hù)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。它們能在CAN協(xié)議控制器和總線物理線路之間建立連接，可用于DeviceNet應(yīng)用，數(shù)據(jù)速率最高可達(dá)1Mbps。其輸入共模范圍大于±12V，超過了ISO11898規(guī)定的 -2V至 +7V，還具備±8kV ESD保護(hù)，能適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境。

關(guān)鍵特性與優(yōu)勢

電氣特性

• 電源電流：不同工作模式下，電源電流表現(xiàn)不同。例如在顯性狀態(tài)且負(fù)載 (R{L}=60Ω) 時，(V{CC}) 電源電流有相應(yīng)的數(shù)值范圍；MAX13054的 (V_{CC}2) 電源電流在特定條件下為15μA。
• 輸入特性：輸入電壓和電流有明確的要求。如TXD、STBY等輸入的高、低電平電壓，以及高、低電平輸入電流等，輸入電容為10pF。
• CANH和CANL特性：包括隱性總線電壓、隱性輸出電流、輸出電壓等參數(shù)，在不同工作模式和電壓條件下有具體的數(shù)值范圍。
• RXD輸出特性：RXD的高、低輸出電壓電平與輸出電流有關(guān)，能為CAN控制器提供合適的信號。
• 共模穩(wěn)定和參考輸出：SPLIT引腳可穩(wěn)定隱性共模電壓，在正常模式下輸出電壓有一定范圍，且有泄漏電流參數(shù)；MAX13053的REF輸出電壓可用于偏置CAN控制器差分比較器的輸入。

  功能特性

• ESD保護(hù)：符合IEC 61000 - 4 - 2接觸放電標(biāo)準(zhǔn)，具備±8kV的ESD保護(hù)能力，能有效防止靜電對器件的損壞。
• 故障保護(hù)：±80V的故障保護(hù)使得CANH、CANL和SPLIT引腳能在高電壓系統(tǒng)中使用，可與高壓總線進(jìn)行通信。
• 主導(dǎo)超時功能：當(dāng)TXD輸入持續(xù)低電平超過1ms時，發(fā)射器會被禁用，將總線驅(qū)動到隱性狀態(tài)，防止錯誤的CAN控制器將總線鉗位在顯性電平。
• 多種工作模式
  • 高速模式：器件在高速模式下可實現(xiàn)高達(dá)1Mbps的傳輸速率。通過將STBY引腳拉低可使MAX13050和MAX13054進(jìn)入高速運(yùn)行狀態(tài)；將MAX13052的RS引腳接地可使其工作在高速模式。
  • 斜率控制模式（MAX13052）：通過在RS引腳和地之間連接一個電阻（16kΩ ≤ (R{RS}) ≤ 200kΩ）來選擇斜率控制模式。該模式下可控制CANH和CANL的壓擺率，減少高頻EMI，允許使用非屏蔽雙絞線或平行線作為總線線路。壓擺率可通過公式 (SR(V / mu s)=frac{250}{R{RS}}) 近似計算。
  • 待機(jī)模式（MAX13050/MAX13052/MAX13054）：將RS或STBY引腳置高可進(jìn)入待機(jī)模式，此時發(fā)射器關(guān)閉，接收器進(jìn)入低電流/低速狀態(tài)，可降低功耗。
  • 靜音模式（MAX13053）：將S引腳拉高可使MAX13053進(jìn)入靜音模式，此時發(fā)射器被禁用，但RXD仍可監(jiān)測總線活動。

應(yīng)用場景

該系列器件可廣泛應(yīng)用于DeviceNet節(jié)點(diǎn)、中重型卡車系統(tǒng)等工業(yè)領(lǐng)域。在這些應(yīng)用中，其高可靠性和多種功能特性能夠保證數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸和系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

設(shè)計建議

布局考慮

• CANH和CANL是差分信號，要確保它們的寄生電容相等。對于MAX13052，應(yīng)將RS引腳的電阻盡可能靠近器件放置，以減少輸入端的噪聲耦合。

  電源和旁路

  使用0.1μF的陶瓷電容將 (V{CC}) 和 (V{CC}2) 旁路到地，電容應(yīng)靠近IC安裝，采用短引腳長度和寬走線寬度，以保證電源的穩(wěn)定性。

  降低EMI和反射

  在斜率控制模式下，MAX13052的CANH和CANL輸出的壓擺率受限，可有效減少EMI和因電纜端接不當(dāng)引起的反射。在多節(jié)點(diǎn)CAN應(yīng)用中，要采用點(diǎn)對點(diǎn)的布線方案，總線兩端用120Ω電阻端接，盡量減小分支長度。

選型指南

工程師們在實際設(shè)計中，可根據(jù)具體的應(yīng)用需求和系統(tǒng)要求，參考上述選型指南來選擇合適的器件。大家在使用這些CAN收發(fā)器的過程中，有沒有遇到過一些特殊的問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。