CAN總線是一種基于雙線差分信號傳輸?shù)?a target="_blank">通信接口，其物理層標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格遵循ISO 11898-2規(guī)范。這一物理層架構(gòu)主要由CAN收發(fā)器和一對雙絞線構(gòu)成，這兩根線將所有CAN網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點緊密連接在一起，實現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)通信。

在CAN網(wǎng)絡(luò)中，連接CAN收發(fā)器與通信電纜的兩條關(guān)鍵線路分別被標(biāo)識為CANH（高電平線）和CANL（低電平線）。這兩條線路通過差分信號傳輸信息，即利用CANH與CANL之間的電壓差來表示邏輯狀態(tài)，這種方式增強(qiáng)了信號的抗干擾能力和傳輸距離。

為了進(jìn)一步確保信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性和減少信號反射及高頻噪聲的干擾，ISO 11898-2標(biāo)準(zhǔn)推薦使用分裂終端電阻（通常為120Ω）來端接CANH和CANL線路。這種終端電阻的設(shè)置方法有助于吸收線路上的反射波，從而優(yōu)化信號質(zhì)量，提高通信的可靠性和穩(wěn)定性。因此，在設(shè)計和部署CAN網(wǎng)絡(luò)時，合理配置終端電阻是一個重要的考慮因素。CAN總線典型應(yīng)用如圖所示：

圖1 CAN總線典型應(yīng)用

CAN協(xié)議可根據(jù)其通訊速率高低分為以下幾類，具體如下：

高速CAN（HS）：通信速率范圍125Kbps至1Mbps，屬于閉環(huán)總線，傳輸速率高，廣泛應(yīng)用于需要高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠嚳偩€系統(tǒng)。

低速CAN（LS）：通信速率范圍10Kbps至125Kbps，屬于開環(huán)總線，傳輸距離較長，在40kbps速率下，總線長度可達(dá)1000米，適用于對傳輸速率要求不高的場合。

靈活數(shù)據(jù)速率（CAN FD）：通信速率可達(dá)5Mbps，并且兼容經(jīng)典CAN，在保留經(jīng)典CAN優(yōu)點的基礎(chǔ)上，通過增加數(shù)據(jù)場的長度和采用新的編碼方式，顯著提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸捄托剩m用于需要傳輸大量數(shù)據(jù)且對實時性要求較高的場合。

具有信號改善的CAN（CAN SIC）:通信速率可達(dá)8Mbps，CAN SIC一種特殊的CAN收發(fā)器技術(shù)，它旨在通過特定的信號處理技術(shù)來改善CAN總線上的信號質(zhì)量，從而提高通信的可靠性和效率。

CAN總線ESD保護(hù)要求

現(xiàn)實中，許多CAN總線收發(fā)器都具有內(nèi)置的ESD保護(hù)單元，但考慮到芯片整體尺寸大小，ESD保護(hù)單元的最高能抵御約8kV的靜電沖擊。如上文所述，根據(jù)不同的應(yīng)用場景，CAN芯片實際遭遇的ESD沖擊可能高達(dá)30kV，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于內(nèi)部ESD保護(hù)單元的承受能力，所以為了彌補(bǔ)這一不足，提升系統(tǒng)整體的ESD防護(hù)能力，需要使用外部ESD保護(hù)二極管對CAN芯片進(jìn)行ESD防護(hù)。以下是選擇ESD器件需要考慮的主要事項和參數(shù)：

工作電壓（Vrwm）和極性

在車載環(huán)境中，ESD二極管的Vrwm需考慮電池電壓（12V/24V）及潛在電壓倍增（如借電錯誤串聯(lián)至24V/48V）。為確保CAN芯片安全，12V系統(tǒng)需用24V ESD二極管，24V系統(tǒng)則需36V ESD二極管。且為防線路故障或誤接，應(yīng)選用雙向ESD二極管。

IEC 61000-4-2等級

IEC 61000-4-2標(biāo)準(zhǔn)定義了模擬現(xiàn)實ESD沖擊的波形，因某些環(huán)境因素會使ESD沖擊更加劇烈，建議至少最小接觸等為15kV的ESD二極管。

ISO 10605等級

ISO 10605等級標(biāo)準(zhǔn)定義了一種模擬汽車環(huán)境中實現(xiàn)ESD沖擊的波形，電阻和電容的組合為330pF/330Ω，此標(biāo)準(zhǔn)比IEC 61000-4-2的沖擊更大，要在嚴(yán)酷的車載環(huán)境中承受ESD沖擊，建議ESD二極管的最小接觸等級為15kV。

鉗位電壓

鉗位電壓Vc的要求因使用的CAN收發(fā)器而異，需要注意的是鉗位電壓應(yīng)低于CANH與CANL引腳的絕對最大等級。

湖南靜芯CAN接口大通流能力ESD介紹

湖南靜芯（http://www.elecsuper.com/） 推出超大功率24V兩路雙向器件SENC23T24V2BD（可提供車規(guī)級）,應(yīng)用于CAN BUS通訊接口保護(hù)。該器件在SOT-23封裝內(nèi)集成ESD器件，相較于市面上同類型防護(hù)器件，在同等測試環(huán)境中，擁有更高的峰值電流Ipp，更強(qiáng)的防浪涌能力，更低的鉗位電壓Vc，能對CAN總線提供更好的靜電和浪涌防護(hù)。SENC23T24V2BD與市面上比較熱門的CAN總線ESD防護(hù)器件的參數(shù)對比，如圖所示：

參數(shù)對比圖

我們現(xiàn)選取某品牌CAN總線芯片，進(jìn)行不外接ESD保護(hù)二極管靜電測試，測試模型皆為IEC模型，測試數(shù)據(jù)如下：

某品牌CAN芯片靜電測試

可以看出這款CAN芯片，在不外接ESD保護(hù)二極管時，芯片本身有6kV的靜電防護(hù)能力，接下來我們將外接ESD防護(hù)二極管SENC23T24V2BD與市面上熱門產(chǎn)品進(jìn)行對比測試，讓他們分別對CAN芯片進(jìn)行靜電測試，測試結(jié)果如圖：

測試數(shù)據(jù)匯總

從測試結(jié)果得出，我司研制的SENC23T24V2BD與市面上同類型產(chǎn)品有著更優(yōu)異的防靜電能力，能對CAN接口提供安全可靠的工作環(huán)境。

應(yīng)用信息

典型應(yīng)用方案

電氣特性表如圖所示：

湖南靜芯是一家專門從事高可靠性器件與芯片設(shè)計的高新技術(shù)企業(yè)，為客戶提供面向汽車、工業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)等高可靠性傳感器及相關(guān)芯片、半導(dǎo)體器件和應(yīng)用系統(tǒng)等產(chǎn)品和服務(wù)。

在分立器件方向具有自帶完整ESD/TVS/TSS/MOS等器件工藝技術(shù)和產(chǎn)品；

在集成電路芯片方向提供高可靠性的光電集成信號處理/TDS/OVP等芯片技術(shù)和產(chǎn)品；

在設(shè)計服務(wù)方面提供片上集成抗雷擊高性能ESD/TVS委托開發(fā)設(shè)計。

靜心創(chuàng)新，靜芯創(chuàng)芯

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審核編輯 黃宇