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差異是關鍵，TI首款隔離式CAN收發器評析

“無論是在日常生活還是媒體報道中， CAN接口對大家來說已經司空見慣了，然而將CAN接口和隔離功能整合在同一產品裏，這還是業界頭一遭，”近日，TI公司模擬器件業務拓展經理王勝在介紹新產品-- ISO1050收發器時說道。據介紹，這款隔離式CAN收發器可將工業應用所需組建數減少50%，而且能夠極大限度簡化工業自動化、電機控制以及醫療設備等復雜電路板設計周期。

CAN+隔離，還是頭一回

隨著用戶需要的設備越來越小，電子類工程師面臨的設計挑戰也越來越大。如何將復雜的系統設計的更小是擺在很多設計人員面前的難題。鑒於此，王勝對與非網記者說，以CAN接口為例，這是應用在工業領域的一種串行總線接口，由於具有可靠性強、穩定性高、數據傳輸速率快等特點被廣泛應用。但是在通常情況下，如果設計師要進行接口轉換就需要額外添加一個保護芯片。原因很簡單：因為這些總線是應用在工業環境下的。工業應用的條件和電氣特性環境都非常復雜，只有具備保護功能的芯片才能在電路發生異常的情況下切斷通路，從而保證整個鏈路不受到破壞。同時，導線是接到不同設備上去的，也需要具備隔離保護功能的器件存在，才能保證總線端和主控端是斷開的。

圖一：ISO1050工業系統結構圖

“而在該領域，TI前期雖然推出了ISO72XX系列和485接口產品，但是依然不能完全滿足基於CAN總線研究的工程師需求。前者只是單純的隔離芯片，後者主要針對485接口進行短路隔離保護，所以支持CAN總線標準的ISO1050隔離芯片的出現與前兩種產品並沒有太大的沖突，而且也是目前市場上首個具備隔離功能的CAN接口產品，”王勝說道。

獨辟蹊徑，電容式隔離

目前在市面上我們最常見的隔離方式就是光耦隔離和磁耦隔離，不過此次，TI將這兩種技術都淘汰掉選擇了獨樹一幟的電容式隔離方式。通常，光耦式隔離是通過把輸入的電信號轉換為光信號輸出，由於沒有直接的電路連接，既耦合傳輸了信號，又起到隔離作用。磁耦式隔離與光耦式隔離原理大致相似，就是沒有由電到光的轉換過程，簡單的說兩個線圈，通過磁場的組合傳遞信息，同時沒有電氣特性的物理連接。

圖二：最常用的光電耦合器之內部結構圖

圖三：單通道磁耦內部框圖

王勝說：“雖然上述兩種方式在當今的電子設計中已經應用的非常嫻熟，但是不管模擬、數字電路當中，芯片本身都具有很強的電容性功能。所以電容式隔離，通過二氧化矽柵極就能把隔離設備的耐壓性擴大到2400到2500v每微米，比光或者磁耐壓數十倍。此外，與磁耦隔離相比，電容式最大的好處在於它的電磁幹擾影響很小，電磁環境要求較低，包括對外的輻射及對外界磁場的敏感度要求都不是很苛刻。簡單理解，比如我們在系統裏做濾波器，RC濾波器的電極特性、電磁特性一定要比LC的好。此外，由於不存在高溫消磁等影響，在工業應用溫度跨度較大等不穩定環境下能夠保證信息的迅速穩定傳輸。”

圖四：采用電容式隔離技術的ISO1050與同類競爭產品抗電磁幹擾效果比對圖

最後，與非網記者在問到為何TI會想到將CAN總線接口與電容式隔離這兩個“雙強”技術融合在一起時，王勝補充道：“從板級來看，可供設計的板面大小有限制，多一個東西就多一份誤差的可能性，多一個不可靠因素，而光耦隔離和磁耦隔離需要的器件都比電容式隔離多。另外，從CAN本身的傳輸特性來看，CAN的基本特性是一根總線上放很多接口，是多主方式，每一個接口、每一個端子都可以去接收、發送訊息，能夠大大節省響應時間。只有最大化的提高系統反應速度，降低風險、減小尺寸等才能幫助顧客設計出有差異化的競爭產品。”

圖五：ISO1050與同類競爭對手在產品尺寸及封裝方面的比對

“雖然在2009全球性金融風暴影響下，模擬接口產品的出貨量有所下降，但據Databeans數據統計，從2009年到2014年全球模擬接口類產品的年均符合增長率還將保持在8%以上。“這還是一個非常穩定且極具發展潛力的市場。雖然TI一直占據模擬接口領域21%的市場， 但我們的發展戰略一直都是最大限度的幫助客戶建立差異化的產品鏈路。”王勝言語殷切。

差異是關鍵，TI首款隔離式CAN收發器評析