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SM24CANB-02HTG静电保护器件国产化替代SENC23T24V2BC

已有 782 次阅读| 2024-8-29 17:32 |系统分类:芯片设计

SM24CANB-02HTG静电保护器件国产化替代SENC23T24V2BC

1、CAN总线概述

CAN总线是一种基于双线差分信号传输的通信接口，其物理层标准严格遵循ISO 11898-2规范。这一物理层架构主要由CAN收发器和一对双绞线构成，这两根线将所有CAN网络上的节点紧密连接在一起，实现高效的数据通信。

在CAN网络中，连接CAN收发器与通信电缆的两条关键线路分别被标识为CANH（高电平线）和CANL（低电平线）。这两条线路通过差分信号传输信息，即利用CANH与CANL之间的电压差来表示逻辑状态，这种方式增强了信号的抗干扰能力和传输距离。

为了进一步确保信号传输的稳定性和减少信号反射及高频噪声的干扰，ISO 11898-2标准推荐使用分裂终端电阻（通常为120Ω）来端接CANH和CANL线路。这种终端电阻的设置方法有助于吸收线路上的反射波，从而优化信号质量，提高通信的可靠性和稳定性。因此，在设计和部署CAN网络时，合理配置终端电阻是一个重要的考虑因素。CAN总线典型应用如图所示：

图1 CAN总线典型应用

2、CAN总线分类

CAN协议可根据其通讯速率高低分为以下几类，具体如下：

高速CAN（HS）：通信速率范围125Kbps至1Mbps，属于闭环总线，传输速率高，广泛应用于需要高速数据传输的汽车总线系统。

低速CAN（LS）：通信速率范围10Kbps至125Kbps，属于开环总线，传输距离较长，在40kbps速率下，总线长度可达1000米，适用于对传输速率要求不高的场合。

灵活数据速率（CAN FD）：通信速率可达5Mbps，并且兼容经典CAN，在保留经典CAN优点的基础上，通过增加数据场的长度和采用新的编码方式，显著提高了数据传输的带宽和效率，适用于需要传输大量数据且对实时性要求较高的场合。

具有信号改善的CAN（CAN SIC）: 通信速率可达8Mbps，CAN SIC一种特殊的CAN收发器技术，它旨在通过特定的信号处理技术来改善CAN总线上的信号质量，从而提高通信的可靠性和效率。

3、CAN总线ESD保护要求

现实中，许多CAN总线收发器都具有内置的ESD保护单元，但考虑到芯片整体尺寸大小，ESD保护单元的最高能抵御约8kV的静电冲击。如上文所述，根据不同的应用场景，CAN芯片实际遭遇的ESD冲击可能高达30kV，远远高于内部ESD保护单元的承受能力，所以为了弥补这一不足，提升系统整体的ESD防护能力，需要使用外部ESD保护二极管对CAN芯片进行ESD防护。以下是选择ESD器件需要考虑的主要事项和参数：

1)工作电压（Vrwm）和极性

在车载环境中，ESD二极管的Vrwm需考虑电池电压（12V/24V）及潜在电压倍增（如借电错误串联至24V/48V）。为确保CAN芯片安全，12V系统需用24V ESD二极管，24V系统则需36V ESD二极管。且为防线路故障或误接，应选用双向ESD二极管。

2)IEC 61000-4-2等级

IEC 61000-4-2标准定义了模拟现实ESD冲击的波形，因某些环境因素会使ESD冲击更加剧烈，建议至少最小接触等为15kV的ESD二极管。

3)ISO 10605 等级

ISO 10605等级标准定义了一种模拟汽车环境中实现ESD冲击的波形，电阻和电容的组合为330pF/330Ω，此标准比IEC 61000-4-2的冲击更大，要在严酷的车载环境中承受ESD冲击，建议ESD二极管的最小接触等级为15kV。

4)钳位电压

钳位电压Vc的要求因使用的CAN收发器而异，需要注意的是钳位电压应低于CANH与CANL引脚的绝对最大等级。

4、CAN总线ESD应用框图

CAN接口在工业自动化领域应用十分广泛，为了防止静电放电事件对端口的损害，业内常使用SM24CANB-02HTG等器件作为CAN BUS搭配做静电防护。应用框图如下：

图1 CAN静电防护应用框图