CAN 总线遇强干扰时 隔离式收发器如何实现信号 免疫

工业物联网时代，作为一种普遍应用在汽车电子、工业控制与医疗器械等领域中的串行总线通信技术——CAN（Controller Area Network）总线基于消息广播模式，通过双绞线传输差分信号，是一种多主控（Multi-Master）的总线系统，具备极强的抗干扰能力、极低的传输延迟和高速数据传输性能。

在CAN总线通信过程中，CAN收发器作为物理层上的接口芯片，位于CAN控制器（MCU）和CAN总线之间，主要负责将来自CAN控制器（MCU）的数字信号与总线上的差分信号进行相互转换，是信息传输的重要“桥梁”。

通常，为应对地电位差导致地环路干扰、瞬态干扰可能击穿芯片与单点故障可能扩散至整个网络等典型问题，CAN收发器会集成电气隔离措施，以提升CAN总线在复杂环境中的信号传输可靠性和设备安全性。

隔离式CAN收发器，CAN通信的“物理层守护者”

隔离式CAN收发器是在传统CAN收发器基础上集成了电气隔离功能的接口芯片，是CAN总线通信中连接CAN控制器（MCU）与总线的关键物理层器件。其核心特点是通过隔离技术阻断MCU侧与总线侧的直接电气连接，确保通信可靠性，从而提高系统的稳定性和安全性。

在汽车电子领域中，几乎所有的电子控制单元（ECU）都通过CAN收发器连接到CAN总线上，从而实现各电子控制单元（ECU）之间的协同交互。

其中，隔离式CAN收发器主要应用于高压ECU与低压控制单元之间的跨域通信。

例如，在电池管理ECU与VCU（整车控制器）的通信中，隔离式CAN收发器可阻断高压域（400/800V高压电池）与低压域之间的地电位差通过CAN总线形成地环路电流，以及抵抗电池充放电时所产生的高频瞬态干扰，保障电池管理ECU与VCU的通信稳定。

在电机控制ECU与VCU（整车控制器）的通信中，隔离式CAN收发器同样可阻断高压域（400/800V母线电压）与低压域之间的地电位差通过CAN总线形成地环路电流，以及抵抗电机逆变器高频开关动作所产生的高频电磁噪声，从而实现电机控制ECU与VCU的可靠通信。

CMT10XXX，高可靠性隔离式CAN收发器

在高压域与低压域的跨域通信场景中，隔离式CAN收发器不仅需要具备基础的信号转换能力，更需应对地电位差、高频干扰、故障扩散等复杂挑战，这对器件的隔离性能、防护机制和环境适应性提出了更高要求——一款能够同时满足高共模抑制、宽电压适配、多重故障保护的隔离式CAN收发器，已成为保障系统稳定运行的关键。

例如，CMT10XXX就是一系列高可靠性的隔离式CAN收发器，其内部集成了基于电容隔离技术的双通道数字隔离器和一个标准的CAN收发器，有助于简化系统设计，提高系统可靠性。

CMT10XXX具有150kV/μs以上的共模瞬态抑制力。在逻辑侧可以接受2.5V至5.5V的供电电压范围(VCC1)，方便连接工作在不同电压的CAN控制器，无需额外的电平转换器。总线侧则采用独立的4.5V至5.5V隔离电源供电 (VCC2)。

CMT10XXX接收器输入端允许±30V共模输入，远远超出ISO 11898规范定义的-2V至+7V范围；总线引脚CANH、CANL可承受高达±58V的故障电压，为系统提供有效的过压保护。

CMT10XXX支持总线显性超时功能，在待机模式下，当CAN总线从隐性状态变为显性状态时，启动“总线优势超时”定时器。

即如果总线上的主导状态持续的时间比总线(tto(dom)bus)长，则 RXD引脚将维持为显性状态。

CMT10XXX支持发送器超时功能，如果引脚TXD由于硬件或者软件应用程序故障，被强制持续显示低电平(LOW)。

TXD显性超时起可以防止总线钳制在显性状态(阻塞所有网络通信)。

CMT10XXX发送器提供输出短路保护，一旦发生输出短路到电源或短路到地的故障时，驱动器将限制输出电流。

当然，由于此时处于最大限流状态，有可能消耗较大的电源电流，而热关断功能为输出短路提供了二次防护。

一旦短路故障解除，发送器将退出限流保护而进入有效工作状态。

CMT10XXX发送器还提供热关断保护，当器件的结温超出热关断门限Tts(shutdown) (190°C, 典型值)时，将关闭驱动器，阻断驱动器输出TXD与总线的连接。热关断期间，CAN总线偏置在隐性电平，接收器则保持有效工作状态。

一旦结温降低到正常工作范围，器件自动退出热关断，恢复正常工作。