如何应对CAN设计中的电压和功率挑战？

本文讨论了一些CAN设计挑战，重点是功耗和在CAN应用中使用多个电压轨进行设计。在第一期“克服CAN设计挑战”中，我讨论了设计和端接控制器局域网（CAN）总线的复杂性和挑战。
在第二部分中，我将重点介绍功耗和在CAN应用中使用多个电压轨进行设计。计算CAN收发器中的功耗并不像看起来那样简单，在收发器周围添加多个电压轨只会增加这种复杂性。
此外，对于所有不同类型的CAN收发器，您可能会发现自己选择了错误的收发器或向系统添加了不必要的电压轨。问题1：如何计算有源CAN收发器的功耗？ CAN收发器的功耗涉及很多方面。
图1以蓝色显示了当设备处于隐性状态时为设备供电所需的静态电流的一部分，并以红色显示了驱动CAN总线的显性电平所需的一部分静态电流。图1. CAN收发器的电流，显示为设备供电所需的静态电流。
正确评估CAN收发器的功耗要求您知道/假定/测量收发器处于每种总线状态的时间以及以下参数：总线处于隐性状态时收发器的电流消耗。当总线处于显性状态时，收发器的电流消耗。
总线处于显性和隐性状态的总时间百分比。优势状态下的差分输出电压。
VCC电源电压。 VIO电源电压（如果存在VIO引脚）。
在此计算中，两种状态下收发器的电流消耗以及两种状态下总线的时​​间都是不言自明的。由于两种状态下的电流消耗完全不同，并且CAN总线状态在通信过程中不断变化，因此总线处于隐性或显性状态的时间量将严重影响收发器的功耗。
在主导状态下的差分输出电压是必需的，因为从VCC电源消耗的某些功率将通过端子电阻。了解电阻器的压降将帮助您确定流过电阻器的电流量。
隐性状态下的差分输出电压不是必需的，因为当总线处于隐性状态时，电阻两端的压降应该不大（或者根本不存在电压降）。如果CANH和CANL之间的精确电压互不相同，则它们应在数十毫伏的范围内。
没有电流流过电阻器，并且收发器没有向总线提供大量功率。公式1代表所有这些变量之后的功耗公式：P = [（1-D）* IREC * VCC] + [D * IDOM *（VCC-VOD）]公式2代表具有VIO引脚的收发器的公式：P = [（1-D）* IREC * VCC] + [D * IDOM *（VCC-VOD）] + VIO * IIO，其中P是功率，D是总线处于显性状态的时间百分比，VCC是收发器电源，IREC是隐性状态下VCC的电流消耗，IDOM是显性状态下VCC的电流消耗，VOD是显性状态下的总线输出差分电压，VIO是设备（如果有VIO引脚），并且IIO是设备的I / O电流。
让我们以TCAN1042CAN灵活数据速率（CAN-FD）收发器为例，并假设该设备50％的时间处于显性状态，而50％的时间处于隐性状态。 VCC = 5V，IREC = 1.5mA，IDOM = 40mA，VOD = 2.25V和D = 0.5，将这些值代入公式1中，我们可以得到：P = [（1-0.5）* 1.5 * 5] + [ （0.5）* 40 *（5-2.25）] = 3.75mW + 55mW = 58.75mW如您所见，计算功率并不总是一个直观的过程，但是可以通过使用正确的参数来简化计算。
问题2：5V和3.3V CAN收发器可以在同一总线上一起运行吗？简短的答案是他们可以。所有3.3VCAN收发器均设计为具有隐性电平以及显性和隐性阈值，因此它们可以正确地从5V或3.3VCAN收发器发送和接收消息。
在3.3VCAN收发器设备系列中，有两个隐性电平：1.85V和2.3V。像SN65HVD230这样的3.3V汽车CAN总线收发器具有2.3V的隐性电平，并且设计为与5VCAN收发器一起使用时效果最佳。
其他产品，例如带有CAN-FD的3.3VCAN收发器，例如TCAN330，也可以与5VCAN收发器一起很好地工作，但是它们的隐性电平为1.85V，以最小化单个设备干扰的电磁辐射。楼宇和安全自动化以及气候控制系统等工业应用将使用3.3V收发器。

您可能还喜欢这些产品