在 CAN 通信中,收发器起到了十分相当特别的作用。目前市面的收发器型号也是不计其数,本文则是根据收发器的发展,简单介绍几款收发器的特点。
 
很多年前,NXP 的 CAN 收发器几乎在每一个 CAN 节点上都看的到,当时最常见的型号就是 PCA82C250。
 
曾有工程师较为全面的总结了一下 PCA82C250 的主要特点,1、高速率(1Mbit/s);2、能够完全兼容 ISO11898;3、有低电流待机模式且存在过热保护;4、采用斜率控制,降低射频干扰;5、总线上至少可挂 110 个节点,且节点未上电时不会干扰总线。
 
 
后来,PCA82C250 升级为 PCA82C251,常规上来看,两个型号是完全的 pin 对拼替换,但是根据整体性能而言,PCA82C251 还是做了一些修改。例如,1、在系统额定电源上,由原型号的 12V 改为 24V 供电;2、CANH\CANL 电压承受范围由 -8V-18V 改为 -40V-40V;3、瞬间高压承受能力也提高到 -200V-200V;之后,大部分用户在选型时更多选择 PCA82C251,也是因为它在隐性状态下的拉电流更小,在掉电情况下的总线输出特性有一定改善。
 
然而,汽车电子行业的发展也在推动收发器的更新和换代。此时,基于 JFET 的 TJA 系列开始走上历史舞台。
 
最常见的 TJA 就是 TJA1040 和 TJA1050,我司的工程师也曾对其特征进行了简要总结:
 
图 1 对比图
 
那么 TJA1040/1050 与 PCA82C250/251 究竟有哪些功能上的区别?
 
 
我们以 TJA1040 和 PCA82C251 为例,同作为高速的收发器,主要的不同点主要是以下几点:1、在无源的状态下,TJA1040 相当于脱离总线,在性能上更加良好;2、PCA82C251 具有斜率控制,而 TJA1040 则是固定斜率控制。具体区别可参考引脚设计。3、PCA82C251 不具备 TXD 显性超时保护功能,而 TJA1040 在这一点上做的不错;4、正常工作模式下,PCA82C251 的收发功率不大,但是 TJA1040 的则更小,最大消耗 15uA;5、输出的差分电压,PCA82C251 是 1V-5V,TJA1040 则是 1.5V-3V;除此以外在静电保护上 TJA1040 也会更胜一筹。
       
 
图 2 两者的结构图对比
 
针对于这两个型号的产品,根据数据手册给出的资料,PCA82C251 的最低波特率是 5kbps,TJA1040 的最低波特率是 40kbps,如果使用低波特率的用户基本上不能进行直接替换。为了得到更多的对比结果,我司也曾用 CANScope 进行测量,对其性能进行验证对比。
 
 
图 3 PCA82C250/1 1Mbps 眼图
 
图 4 TJA1040/1050T 1Mbps 波形
 
从特性来说,PCA82C251 在高速波特率下过冲很严重,在进行 CE 认证时通不过认证标准,而 TJA1040 的电磁辐射就小的多,波形非常完美,EMI 辐射很小,而且波特率精准度搞。
 
所以,目前大多隔离 CAN 收发器里主要使用的收发器也是 TJA1040/1050 系列,例如 TJA1051T、TJA1042T、TJA1043T、TJA1044GT 等等。包含的的隔离 CAN 收发器型号则有 CTM1051 系列,CTM8251 系列等等。
 
图 5 CAN 隔离模块
 
基于各收发器的特性,隔离收发器的特点则是:1、波特率支持 5K~1Mbps 或 40K~1Mbps;2、工作温度 -40~85℃或 -40~105℃;3、隔离电压:2500VDC 或 3500VDC;4、Mini 小体积或标准模块化封装;5、外壳及灌封材料符合 UL94 V-0 标准;6、具有极低电磁辐射和高的抗电磁干扰性;
 
图 6 超小体积 CTM1051M
 
目前业内首款器件车规级隔离 CAN 收发器 CTM1051Q 也是使用了 TJA1051 作为 CAN 收发器