Standard-SchaltungsdesignVOOHU Electronics – Referenz zum Standard-Schaltungsdesign für die CAN-Kommunikation

Bei dieser Lösung handelt es sich um die Standard-CAN-Kommunikationslösung von VOOHU Electronics (VOOHU). Das Unternehmen konzentriert sich seit über 9 Jahren auf den Bereich elektronische Kommunikationskomponenten, hält sich an die Geschäftsphilosophie und das Servicekonzept „Choose VOOHU – Truly Reliable“ und bietet umfassenden technischen Lösungssupport.

Technischer Hintergrund und Kernkonzepte

CAN-Kommunikation
Der CAN-Bus verfügt über eine Multi-Master-Architektur: Jeder Knoten am Bus hat keine Master-/Slave-Unterscheidung und kann die Kommunikation jederzeit aktiv initiieren. Basierend auf CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access / Kollisionsvermeidung) und zerstörungsfreier bitweiser Arbitrierung entscheidet das System bei gleichzeitiger Übertragung mehrerer Knoten Bit für Bit entsprechend der Frame-ID: Nachrichten mit hoher Priorität werden unbeeinträchtigt fortgesetzt, während Knoten mit niedrigerer Priorität automatisch zurücktreten. Während des gesamten Prozesses gehen keine Daten verloren, wodurch eine deterministische Bereitstellung kritischer Informationen sichergestellt wird.

Warum braucht Ethernet diese Technologie?
In rauen Szenarien wie industrieller Steuerung, Automobilelektronik, Energiespeicherung und Automatisierung erfordert die Echtzeitkommunikation deterministische Latenz, starke Immunität, Fehlerselbstheilung und Fehlerisolierung.

Obwohl das CAN-Bus-Protokoll Zuverlässigkeitsmechanismen wie verlustfreie Arbitrierung, Nachrichtenübertragung und Fehlereingrenzung auf der physikalischen Ebene einbettet, beeinträchtigen Gleichtaktrauschen, Überspannungen, ESD und Impedanzfehlanpassungen ohne eine passende Schaltung auf der physikalischen Ebene die Signalintegrität, was es schwierig macht, diese Protokollvorteile zu nutzen.

Eine bewährte Referenz zum CAN-Kommunikationsstandard-Schaltkreisdesign hilft Entwicklern dabei, eine ordnungsgemäße Isolierung und Filterung in der Signalkette zu implementieren, einen umfassenden Überspannungs- und ESD-Schutz für Ports bereitzustellen und die Konsistenz der physikalischen Schicht durch standardisierte Verbindungslösungen sicherzustellen. Dadurch wird das Potenzial des CAN-Protokolls voll ausgeschöpft, die Entwicklungszyklen werden deutlich verkürzt, die Trial-and-Error-Kosten werden gesenkt und Echtzeit-Kommunikationssysteme werden wirklich stabil und zuverlässig.

VOOHU Electronics nutzt sein umfassendes Fachwissen im Bereich elektronischer Kommunikationskomponenten und bringt nun die CAN Communication Standard Circuit Design Reference auf den Markt, deren Herzstück die Produktmatrix einer eigenen Marke ist und die vollständige Design- und Auswahlunterstützung bietet, die von Signalverbindungen über Immunitätsisolierung bis hin zu physischen Schnittstellen reicht.

Details zur technischen Lösung

Design des CAN-Kommunikationsschaltkreisschutzes

PHY:
Der 1042 High-Speed-CAN-Transceiver stellt die Schnittstelle zwischen dem CAN-Protokoll-Controller und dem physischen Dual-Wire-CAN-Bus bereit. Es bietet differenzielle Sende- und Empfangsfunktionen für Mikrocontroller, die mit einem CAN-Protokoll-Controller ausgestattet sind.

1. STB-Pin: 
   Darf nicht schwebend bleiben. Der STB-Pin verfügt über einen internen Pull-Up; Wenn Sie ihn schweben lassen, bleibt der Chip im Standby-Modus.

2. VIO-Pin: 
   Muss mit Strom versorgt werden; Andernfalls schlägt die Kommunikation in der Praxis fehl und der Pin-Pegel wechselt ständig.

3. 120Ω-Widerstände: 
   Sowohl das Quellenende als auch das Anschlussende müssen über 120-Ω-Widerstände verfügen. Wenn beide installiert sind, sollte der mit einem Multimeter zwischen CAN_H und CAN_L gemessene Widerstand 60 Ω betragen.

4. TXD und RXD: 
   Platzieren Sie keine großen Widerstände in Reihe an TXD und RXD; Kommunikation ist auch ohne Vorwiderstände möglich.

CMC:
Bei der Gleichtaktrauschfrequenz des CAN-Busses sollte der CMC eine möglichst hohe Induktivität und eine hohe Impedanz aufweisen, um die Ausbreitung von Gleichtaktrauschen zu unterdrücken. Eine zu niedrige Induktivität führt zu einer schlechten Gleichtaktrauschunterdrückung, während eine zu hohe Induktivität Größen- und Kostenbeschränkungen mit sich bringt. Empfehlung: Für die CAN-Kommunikation mit 500 kbit/s verwenden Sie einen CMC mit einer Induktivität von 51 μH. Verwenden Sie für die CAN-FD-Kommunikation mit 2 Mbit/s einen CMC mit einer Induktivität von 100 μH.

Schutzgerät (TVS):
Bei der Auswahl einer TVS-Diode sollten neben der Berücksichtigung ihres Einschwingverhaltens (schnelle Energiedissipation) die folgenden Parameter beachtet werden: Sperrspannung (VRWM), Durchbruchspannung (VBR), Klemmspannung (VCL), maximale absolute Nennleistung (AMR), Spitzenimpulsleistung (PPP) und Kapazität (Cd).

Diese Lösung verfügt über einen integrierten Mehrkanal-Geräteschutz: Kapazität <50 pF, der die Signalintegrität gewährleistet, gleichzeitig parasitäres Rauschen filtert und ESD-Tests besteht. Konform mit IEC61000-4-2, Level 4, Luftentladung 30 kV, Modell SMC24, AEC-Q101-zertifiziert.

Typische Anwendungsszenarien

• Intelligente Transportsysteme (ITS): Kreuzungskameras, elektronische Polizei

• Industrielles Internet der Dinge (IIoT): Fabrikautomation, Robotik

• Erneuerbare Energieerzeugung: PV-Wechselrichter, Windkraftkonverterschränke

• Automotive-Domänencontroller: T-BOX-, ECU- und VCU-Domänencontroller
  
  
  

Hinweis: Bei den oben genannten Lösungen handelt es sich lediglich um Standarddesigns, die lediglich als Referenz dienen. Der endgültige Schaltungsentwurf muss auf den Anforderungen vor Ort basieren. Für eine ausführliche Unterstützung kontaktieren Sie uns bitte kostenlos.

Tel.: 400-1048-018; E-Mail: wohu@wohu-tek.com

Von der Gründung im Jahr 2018 bis zur Expansion ins Ausland im Jahr 2026 hat sich VOOHU Electronics aufgrund „hervorragender Qualität, fairer Preise, aufmerksamem Service und zuverlässiger Lieferung“ zu einem zuverlässigen Partner für mehr als 1.000 Unternehmen entwickelt.

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