MAX3050/MAX3057：±80V故障保護的2Mbps低功耗CAN收發器

在控制區域網絡（CAN）的設計中，合適的收發器對于系統的穩定性和性能至關重要。今天我們就來詳細探討一下Maxim Integrated推出的MAX3050/MAX3057 ±80V故障保護、2Mbps低供電電流CAN收發器。

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一、概述

MAX3050和MAX3057主要用于CAN協議控制器與總線物理線路之間的接口。它們適用于數據速率高達2Mbps的系統，并且具備±80V的故障保護功能，能有效應對高壓電源總線短路的情況。這兩款收發器既可以向總線提供差分傳輸能力，也能為CAN控制器提供差分接收能力。

二、產品特性

（一）多種工作模式

1. 高速模式：允許數據速率高達2Mbps，不過在這種模式下，數據信號的上升和下降斜率沒有限制，可能會產生潛在的電磁干擾（EMI）。如果使用該模式，建議采用屏蔽雙絞線電纜以避免EMI問題。
2. 斜率控制模式：數據速率在40kbps至500kbps之間。通過控制數據信號的上升和下降斜率，能有效降低EMI，并且可以使用非屏蔽雙絞線或平行線作為總線線路。選擇斜率控制模式時，可通過連接一個電阻從RS引腳到地來實現，電阻值的選擇可以根據公式 (R_{RS}(k Omega)=12000 / speed (in kbps)) 進行計算。
3. 待機模式：此時發送器關閉，接收器進入低電流模式，可在讀取總線數據的同時降低功耗。但接收器從待機模式喚醒需要長達10ms的時間，因此在剛喚醒時可能會丟失一些總線信息。
4. 關機模式：發送器和接收器都關閉，輸出處于高阻抗狀態，可將功耗降至最低。MAX3057在SHDN引腳有上拉電阻，如果SHDN引腳被強制拉低后再浮空，設備將保持關機狀態，直到SHDN引腳被強制拉高。

（二）AutoShutdown功能（僅MAX3050）

當總線或CAN控制器處于非活動狀態4ms或更長時間時，MAX3050會自動進入15ms的關機模式，以節省功耗。外部連接到SHDN引腳的電容值決定了非活動時間的閾值，可根據公式 (C{overline{SHDN}}(nF)=frac{I frac{SHDN}{(mA) × time(mu s)}}{left(V{CC}-V frac{SHDN}{overline{SHDN}}right)}) 進行計算。當MAX3050處于關機模式時，只有喚醒比較器處于活動狀態，正常的總線通信會被忽略。CAN系統的遠程主設備可以通過在CANH上發送大于9V的信號來喚醒MAX3050。

（三）故障保護

MAX3050和MAX3057具備±80V的故障保護能力，這使得CANH和CANL總線線路能夠在高壓系統中使用，并與高壓總線進行通信。如果數據傳輸速率為2Mbps，故障保護能力會降低到±70V。

（四）驅動輸出保護

1. 熱關斷保護：當結溫超過+160°C時，熱關斷電路會將設備關閉，并將CANH和CANL置于高阻抗狀態，以防止設備因過熱而損壞。熱關斷的遲滯約為20°C，當溫度降至+140°C時，熱關斷功能將解除。
2. 電流限制保護：電流限制電路可以保護發送器輸出級，防止其與正負極電池電壓短路。在故障情況下，雖然功耗會增加，但該功能可以避免發送器輸出級被損壞。

三、電氣特性

（一）直流電氣特性

在 (V{CC}=+5 ~V pm 10 %) ， (R{L}=60 Omega) ，RS = GND， (T{A}=T{MIN}) 到 (T_{MAX}) 的條件下，給出了一系列的電氣參數，如電源電流、輸入輸出電壓、電流限制等。例如，在顯性狀態下，電源電流為56mA，隱性狀態下為3.6mA；在待機模式下，電源電流降至135μA，關機模式下為15μA。

（二）時序特性

包括最小位時間、TXD到總線激活和非激活的延遲、TXD到接收器激活和非激活的延遲等。不同的數據速率和工作模式下，這些時序參數會有所不同。例如，在高速模式（ (V_{RS}=0) ）下，TXD到總線激活的延遲最大為40ns，TXD到接收器激活的延遲最大為120ns。

四、應用信息

（一）減少EMI和反射

在斜率控制模式下，CANH和CANL輸出的壓擺率受到限制，能夠有效減少EMI和因電纜端接不當引起的反射。一般來說，發送器的上升時間與未端接短截線的長度直接相關，可通過公式 (Length =t_{RISE} /(15 ns / ft)) 進行保守估算。

（二）布局考慮

MAX3050和MAX3057不需要特殊的布局考慮，只需遵循常見的做法即可。使用一個1μF的陶瓷電容將 (V_{CC}) 旁路到地，并將其安裝在靠近IC的位置，采用短引腳長度和寬走線寬度。

五、總結

MAX3050/MAX3057 ±80V故障保護、2Mbps低供電電流CAN收發器憑借其多種工作模式、強大的故障保護和驅動輸出保護功能，以及低功耗特性，非常適合用于HVAC控制、電信72V系統等應用場景。電子工程師在設計CAN網絡時，可以根據具體的需求選擇合適的工作模式和參數，以確保系統的穩定性和性能。大家在實際應用中是否遇到過類似收發器的問題？又是如何解決的呢？歡迎在評論區分享交流。