ADM3053在CAN总线设计中的应用
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发表于 11/5/2011 4:34:44 PM
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(傅立叶)CAN BUS作为最NB(名字就叫“能”)的总线虽然最初针对汽车电子行业而开发,但是CAN就是够能力,所以在工业现场、仪器仪表等很多需要可靠区域网络的领域都可以看到CAN总线担当重任。与普通的RS232,RS485相比,Control Area Bus控制区域总线更强调多个子系统间通信与管理的可靠性。如同GCDY一定要到最艰苦的地方去,CAN总线工作的领域环境总是很恶劣,由此在总线设计过程中一定要考虑各种各样的干扰以及抑制干扰的措施。
早先年的工业设计中工程师已经习惯了采用光耦器件来隔离内外总线,用来防止外部外部干扰信号比如浪涌市电等对内部数字处理电路造成干扰。传统光电耦合器中通常使用LED和光电二极管来进行信号/电源隔离,但是这项技术面临数据速率低,高功耗,稳定度差等问题。还记得很多光电耦合器件为了减少干扰采用金灿灿的金属封装。随着半导体技术的发展,目前出现了很多芯片级的隔离技术,它们基于芯片级变压器,通过晶圆级工艺直接在片内制造变压器。
ADI公司的专利技术iCoupler就是将各个数据通道以较低成本相互集成并且与其它半导体功能集成在一起。iCoupler变压器是由CMOS和镀金金属层组成的平面结构。位于镀金层下方的高击穿电压聚酰亚胺层,将顶部变压器线圈和底部变压器线圈隔离开来,从而提供可靠的数字隔离性能。连接顶部线圈和底部线圈的CMOS电路用于提供每个变压器与其外部信号之间的接口。由此,与光耦相比,它的主要优势在于集成度高所以减少外围器件数目,体积小减少PCB设计难度,可靠性高提升life time,尤其是在高速场景下成本较低。

ADM3053就是基于iCoupler数字隔离技术的物理层收发器,在CAN协议控制器与物理层总线之间创建一个完全隔离的接口,最高数据率为1Mbps,满足CAN等网络速率需求。
ADM3053电路设计较为简单,inline插入信号传输通路即可,基准于GND1的TxD端输入信号经过隔离耦合后传输至基准于GND2的发送端,接收端同理。

在ADM3053的设计中需要注意的PCB电路的设计,因为它集成了开关电流高达200mA,频率高达180MHz的DC-DC转换器,这些高频的开关频率在工作状态会引起辐射及传导噪声,此时合理的PCB布局和架构就相当重要。以下是推荐的PCB layout。

ADM3053在全载状态下的功耗大概为650mW,由于对隔离器件无法安装散热片,所以它的散热需要完全通过GND管脚传送至PCB。在高环境温度的情况下,需要加粗GND与PCB地层的连线。如图中所示,增加对地层的过孔数量也可以大幅降低器件的温度。(傅红雪)
