雙通道數(shù)字式隔離器ADUM1201在CAN總線通信系統(tǒng)中的應(yīng)用
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CAN(Controller Area Network)總線屬于現(xiàn)場(chǎng)總線的范疇，它是德國Bosch公司在20世紀(jì)80年代初為解決現(xiàn)代汽車中眾多的控制與測(cè)試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議。自Bosch公司推出CAN總線至今，CAN總線以其系統(tǒng)的實(shí)用性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性而倍受青睞，并獲得了長足的進(jìn)步。CAN總線是目前唯一有國際標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)總線，可實(shí)現(xiàn)全分布式多機(jī)系統(tǒng)，采用非破壞性總線仲裁技術(shù)，可滿足不同的實(shí)時(shí)要求，通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)10km(傳輸率為5kb／s)，通訊速率最高可達(dá)l Mb／s(傳輸距離為40m)；節(jié)點(diǎn)數(shù)可達(dá)110個(gè)，傳輸介質(zhì)為雙絞線或光纖，報(bào)文采用短幀結(jié)構(gòu),帶有CRC校驗(yàn)以及其他檢錯(cuò)措施,使得數(shù)據(jù)出錯(cuò)率極低, 可靠性極高。CAN總線以其卓越的特性，低廉的價(jià)格，極高的可靠性和靈活的結(jié)構(gòu)，已被公認(rèn)為最有前途的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。
正由于CAN總線具有諸多其他總線無法比擬的特性，所以CAN在許多場(chǎng)合應(yīng)用廣泛。尤其是在一些強(qiáng)干擾的惡劣環(huán)境下，比如工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，更是有著重要的應(yīng)用。因此在某些應(yīng)用領(lǐng)域，由于現(xiàn)場(chǎng)情況十分復(fù)雜，各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間存在很高的共模電壓。雖然CAN接口采用的是差分傳輸方式，具有一定的抗共模干擾的能力，但當(dāng)共模電壓超過CAN驅(qū)動(dòng)器的極限接收電壓時(shí)，CAN驅(qū)動(dòng)器就無法正常工作了，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)龤酒蛢x器設(shè)備。因此，在強(qiáng)干擾環(huán)境中，或是高的性能要求下，就必須對(duì)CAN總線各個(gè)通信節(jié)點(diǎn)實(shí)行電氣隔離。
傳統(tǒng)的CAN總線隔離方法是光耦合器技術(shù)，使用光束來隔離和保護(hù)檢測(cè)電路以及在高壓和低壓電氣環(huán)境之間提供一個(gè)安全接口。目前一般使用6N137光電隔離器件，以Toshiba公司的6N137為例，該器件工作電壓為5V，最高速率10Mbps，工作溫度一般為0℃到70℃，隔離電壓2500Vrms，并且以DIP8型封裝，每個(gè)芯片僅提供一個(gè)隔離通道。這些性能已經(jīng)限制了6N137在更高要求的環(huán)境中應(yīng)用。因此，ADI公司推出的新型雙通道數(shù)字隔離器ADUM1201以其諸多優(yōu)于光電隔離器件的性能優(yōu)點(diǎn)，在CAN總線以及其他高要求情況下有著廣泛的應(yīng)用前景。
ADUM1201
ADUM1201基于ADI獲獎(jiǎng)的iCoupler數(shù)字隔離器采用平面磁場(chǎng)專利隔離技術(shù)。iCoupler技術(shù)是一項(xiàng)專利隔離技術(shù)，它是基于芯片尺寸的變壓器，而不是基于光電耦合器所采用的LED與光電二極管的組合。iCoupler技術(shù)由于取消了光電耦合器中的光電轉(zhuǎn)換過程，并且采用了iCoupler變壓器專利技術(shù)集成變壓器驅(qū)動(dòng)和接收電路，從而實(shí)現(xiàn)了光電隔離器無法比擬的性能優(yōu)勢(shì)。由于使用晶片級(jí)制造工藝直接在芯片上制造iCouple變壓器，所以iCoupler通道比光電耦合器有效地實(shí)現(xiàn)通道之間的集成以及比較容易地實(shí)現(xiàn)其它半導(dǎo)體功能。
由于沒有光電耦合器中影響效率的光電轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，所以iCoupler數(shù)字隔離器不需要驅(qū)動(dòng)LED的外部電路，其功耗僅為光電耦合器的1/10到1/50。這種新的基于電磁的隔離方法，在抗高溫影響方面遠(yuǎn)優(yōu)于光耦合器，iCoupler數(shù)字隔離器在125℃高溫環(huán)境下性能和可靠性并不下降，因此可以采用低成本，小體積的SOIC封裝，這樣不但降低了成本還減小了芯片的體積。另外，iCoupler數(shù)字隔離器的隔離通道具有比光電耦合器更高的數(shù)據(jù)傳輸速率、時(shí)序精度和瞬態(tài)共模抑制能力。其額定隔離電壓是高隔離度光電耦合器的2倍，并且數(shù)據(jù)傳輸速率和時(shí)序精度是其10倍。此外，與光電耦合器不同的是，多通道iCoupler數(shù)字隔離器能在同一芯片內(nèi)提供正向和反向通信通道，這樣就可以使得信號(hào)的傳輸方向更加靈活，簡化了芯片間的硬件連接線路。
由于基于iCoupler技術(shù)，所以ADUM1201具有諸多優(yōu)于光電隔離器的優(yōu)點(diǎn)：
●速度更高 最高速率可以達(dá)到25Mbps。
●功耗更低 功耗低于同數(shù)據(jù)傳輸率時(shí)傳統(tǒng)光電隔離器的1/10，最小工作電流0.8mA。
●性能更高 時(shí)序精度，瞬態(tài)共模抑制力，通道間匹配程度均優(yōu)于傳統(tǒng)光電隔離器。
●體積更小 集成度更高，印制電路板（PCB）面積為傳統(tǒng)光電隔離器的40％。
●價(jià)格更便宜 每通道成本為傳統(tǒng)光電隔離器的40％。
●應(yīng)用更靈活 與傳統(tǒng)光電耦合器不同的是，多通道iCoupler數(shù)字隔離器能在同一芯片內(nèi)提供正向和反向信通通道。
評(píng)論