3.3VCC供電下實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的HS-CAN通信

　　概述

　　如果保證MAX13041的VCC電源處于4.75V至5.25V (標(biāo)稱工作電壓范圍)，則可滿足ISO 11898-2高速CAN通信標(biāo)準(zhǔn)[1]。也就是說，如果需要進(jìn)行CAN通信，必須采用5V電源為CAN收發(fā)器供電。然而，系統(tǒng)設(shè)計中常碰到的問題是主電源無法滿足子系統(tǒng)的電源需求。這種情況下，無法直接使用現(xiàn)有電源：僅有一路3.3V電源或不能直接采用電池電壓獲得所有需要的電源。由于電路板空間有限，不能包含所有電源。有些情況下，直接從電池電源產(chǎn)生5V電壓可能無法接受，因為存在散熱問題，特別是在需要高電池電壓進(jìn)行CAN通信的系統(tǒng)中(如，汽車中兩節(jié)電池供電的情況或在24V卡車系統(tǒng)中)。電壓轉(zhuǎn)換器能夠產(chǎn)生所需的各種電壓，并且在要求低功耗、電路簡單和低成本應(yīng)用中，電荷泵通常是最佳選擇。電荷泵便于使用，因為它們無需昂貴的電感或額外的半導(dǎo)體器件。

　　選擇電荷泵

　　收發(fā)器電源

　　MAX13041的VCC引腳用于IC供電，當(dāng)IC處于正常工作模式時在總線、電壓基準(zhǔn)和接收電路之間建立正確的通信信號。VI/O輸入提供與3.3V I/O微控制器的接口，在控制器和收發(fā)器之間獲得正確的電壓。當(dāng)然，當(dāng)具體應(yīng)用與這種控制器通信時，該引腳可以接5V穩(wěn)壓器。

　　VBAT引腳(通常連接至汽車12V電池)為超低靜態(tài)電流的喚醒檢測電路供電。該引腳用于激活MAX13041，以便在收到CAN信息時從休眠模式下喚醒器件。如果檢測到VBAT電源上有欠壓情況，則將收發(fā)器置于低功耗模式。所有其它引腳的詳細(xì)說明請參考MAX13041的數(shù)據(jù)資料[2]。

　　電源電流

　　CAN總線處于下述兩種邏輯狀態(tài)的一種：隱性狀態(tài)或顯性狀態(tài)(圖1)。正常通信模式中，MAX13041在顯性狀態(tài)下需要80mA的最大VCC輸入電流;隱性狀態(tài)下需要10mA。流入VI/O和VBAT的電流可以忽略。然而，當(dāng)總線出現(xiàn)故障時，特別是如果CAN_H總線短接至地，則VCC電源電流會明顯增大。收發(fā)器將會把短路電流限制到IO(SC) = 95mA。不管怎樣，這種條件下最好調(diào)節(jié)電荷泵輸出電流?？紤]到上述情況，采用電荷泵提供CAN收發(fā)器所需電源，該電荷泵可提供5V輸出電壓，電壓容差滿足上述要求，且最小輸出電流可達(dá)95mA。

　　3.3V輸入至5V穩(wěn)壓輸出的電荷泵

　　盡管市場上有多種常規(guī)的電荷泵器件可供選擇，本文采用3.3V輸入、5V穩(wěn)壓輸出的電荷泵MAX683解決供電問題。該器件可在2.7V至5.5V輸入電壓下提供5V ±4%的穩(wěn)壓輸出。器件開關(guān)頻率調(diào)節(jié)范圍高達(dá)2MHz，允許在100mA輸出電流下使用小尺寸外部電容。

　　器件可工作在兩種模式：跳頻模式和固定頻率模式。跳頻模式下(低電平有效SKIP輸入 = 低電平)，當(dāng)檢測到輸出電壓高于5V時禁止開關(guān)操作。器件隨后進(jìn)入跳頻模式，直到輸出電壓跌落。由于器件工作在非連續(xù)模式，這種調(diào)節(jié)方法使工作電流最小。固定頻率模式下(低電平有效SKIP輸入 = 高電平)，電荷泵在所設(shè)定的頻率下連續(xù)工作，這種調(diào)節(jié)方案的輸出紋波最小。由于器件連續(xù)進(jìn)行開關(guān)操作，輸出噪聲包含確定的頻率成分，在指定的輸出紋波下電路允許使用非常小的外部電容。但是，固定頻率模式消耗較大的工作電流，輕載狀態(tài)下效率低于跳頻模式。

　　MAX13041和MAX683 3.3V電路實例

　　從圖2所示電路可以看出采用電荷泵給MAX13041供電非常簡便，將MAX683連接至CAN收發(fā)器的VCC輸入(虛線)，即可提供5V輸出電壓，容限和輸出電流均可滿足要求。該配置允許其余電路采用較低電壓供電。本例中，選用3.3V外部電源為電荷泵(IN)、微控制器以及收發(fā)器的VI/O電平轉(zhuǎn)換器供電。電荷泵的低電平有效SKIP輸入置高，器件置于固定頻率模式。開關(guān)頻率可由REXT電阻設(shè)置。關(guān)于輸入/輸出電容(CIN、COUT)、飛電容(CX)以及頻率設(shè)置電阻(REXT)的詳細(xì)說明，請參考MAX683的數(shù)據(jù)資料[3]。