利用電荷泵為高速CAN收發(fā)器供電
在過(guò)去的數(shù)十年中，從汽車工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)看，汽車制造對(duì)于舒適度、效率、環(huán)境友好性的要求不斷提升，對(duì)于性能和汽車安全性的期望值也不斷提高。在這一趨勢(shì)的帶動(dòng)下，汽車中的電子子系統(tǒng)以及連接這些子系統(tǒng)的配線的數(shù)量大幅增加。線纜的增多導(dǎo)致汽車重量增加，當(dāng)然也增加了成本。不過(guò)，在八十年代初期，Bosch公司推出了CAN總線網(wǎng)絡(luò)，這種總線網(wǎng)絡(luò)有效降低了線路連接的復(fù)雜度，減輕了線纜重量并節(jié)省了成本，因而被廣泛用于汽車工業(yè)。
汽車制造從集中控制系統(tǒng)到分布式控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變有助于汽車廠商達(dá)到降低汽車重量和成本的目標(biāo)。集中控制系統(tǒng)通過(guò)大量線纜將所有執(zhí)行裝置、傳感器以及開關(guān)連接到控制系統(tǒng)，而分布式管理系統(tǒng)將電子控制單元(ECU)放置在需要控制的位置，通過(guò)總線系統(tǒng)進(jìn)行相互通信(例如：兩線制CAN總線網(wǎng)絡(luò))(圖1)。
CAN網(wǎng)絡(luò)由多個(gè)收發(fā)器模塊組成，這些收發(fā)器通過(guò)一對(duì)總線鏈接。每個(gè)模塊為一個(gè)CAN收發(fā)器，用于支持協(xié)議控制器(微控制器、狀態(tài)機(jī)或模塊內(nèi)的其它處理引擎)和物理介質(zhì)(線纜)之間的物理層互聯(lián)。這種新型CAN總線設(shè)計(jì)需要快速標(biāo)準(zhǔn)化，以確保來(lái)自不同廠商的ECU之間正確通信。ISO(國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織)在1993年首先對(duì)其實(shí)行了標(biāo)準(zhǔn)化定義，并在2003年和2007做出了進(jìn)一步修正。目前的ISO 11898標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)被原始設(shè)備制造商(OEM)作為現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)采用，用于所有汽車內(nèi)部的CAN通信。
為滿足ISO標(biāo)準(zhǔn)并提供正確的總線電平，大部分CAN收發(fā)器總線驅(qū)動(dòng)器需要5V電源供電。但電子系統(tǒng)的主電源通常不能滿足子系統(tǒng)的電源要求。這種情況下，提供的系統(tǒng)電源通常不能直接為CAN收發(fā)器供電，例如，系統(tǒng)可能只提供一個(gè)3.3V電源。有時(shí)由于空間限制無(wú)法容納最合適的電源數(shù)量;有時(shí)則由于發(fā)熱問(wèn)題而無(wú)法直接從電池產(chǎn)生5V電壓，特別是在電池電壓較高的CAN通信系統(tǒng)中(如：汽車中采用雙電池的情況，或者24V卡車系統(tǒng))。
可以利用電壓轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生所要求的電源電壓，對(duì)于低功耗、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的低成本設(shè)計(jì)，電荷泵通常是最佳的選擇。它不需要昂貴的電感或額外的半導(dǎo)體器件，而且易于使用。
電荷泵的選擇
1. 收發(fā)器電源
目前市面上已有簡(jiǎn)單、功能成熟的CAN收發(fā)器，有些收發(fā)器需要單電源供電，而有些收發(fā)器需要多路電源供電。為了使來(lái)自不同ECU供應(yīng)商的模塊之間能夠正確地互操作，并實(shí)現(xiàn)遵循ISO 11898標(biāo)準(zhǔn)的高速CAN通信，絕大多數(shù)模塊需要一個(gè)滿足最大容限要求的5V電源。
有些收發(fā)器還帶有內(nèi)置I/O電平適配器。利用協(xié)議控制器的電源(作用在收發(fā)器單獨(dú)的電源引腳)，電平適配器按比例調(diào)整收發(fā)器的I/O電平，使其達(dá)到控制器電平。由此，收發(fā)器可直接連接工作在5V以下的控制器，無(wú)需任何膠合邏輯。
低功耗管理收發(fā)器支持本地和遠(yuǎn)程喚醒，因此帶有另外一個(gè)電源引腳。該引腳必須由汽車電池持續(xù)供電且消耗的電流很小。因而ECU要求高速CAN總線即使在點(diǎn)火鑰匙“關(guān)閉”的條件下也必須保持有效工作。
關(guān)于CAN收發(fā)器其它引腳的功能描述，請(qǐng)參考選定器件的數(shù)據(jù)資料。
2. 電源電流
CAN總線通常處于兩個(gè)邏輯狀態(tài)之一：隱性或顯性(圖2)。正常通信模式下，收發(fā)器在顯性狀態(tài)下需要最大的輸入電流，隱性狀態(tài)所需的輸入電流最小。此時(shí)I/O電平適配器和遠(yuǎn)程喚醒功能所消耗的電流可以忽略，因?yàn)樗鼈兺ǔＯ牡氖俏⒖刂破麟娫春推囯姵氐碾娏�，而且�?shù)值非常小。
總線出現(xiàn)故障時(shí)，電源電流會(huì)顯著增大，特別是在CAN_H線與地短路時(shí)。大多數(shù)收發(fā)器都會(huì)把短路電流限制在一個(gè)特定的最大值。為了防止電源電壓跌落，最好按照這種情況下的電流要求定義電荷泵的輸出電流規(guī)格。
基于上述考慮，為了給CAN收發(fā)器提供適當(dāng)?shù)碾娫�，要求電荷泵必須保�?V輸出電壓，并滿足收發(fā)器數(shù)據(jù)資料中的標(biāo)稱電壓容限，最小輸出電流必須支持CAN_H短路到地的情況。
利用MAX1759電荷泵為MAX13041收發(fā)器供電
