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[参考译文] TCAN1051HG:隔离式5VDC 电源上的最大功耗

Guru**** 1135610 points
Other Parts Discussed in Thread: SN6501
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/interface-group/interface/f/interface-forum/1322883/tcan1051hg-maximum-power-consumption-on-a-isolated-5vdc-supply

器件型号:TCAN1051HG
主题中讨论的其他器件:SN6501

您好、TI 团队:

我需要使用隔离式 CAN 总线节点、但不知道如何确定隔离式5VDC 电源所需的功率。  根据我所见、隔离电路的实现方法有很多种;

1)电源隔离器,信号隔离器和常规 CAN 收发器(廉价解决方案)。

2)电源隔离器和隔离式 CAN 收发器。

3)具有集成式电源隔离器的隔离式 CAN 收发器。

 

问题1

无论我选择哪种解决方案、我总是有相同的问题。 隔离式电源上的最大消耗电流是多少? 假设选择了解决方案1 (因为它往往更便宜);

- DC/DC 转换器: TI 部件 UCC12040DVER

尽管规格指示该模块可用于隔离式 CAN 收发器应用、但输出功率似乎不足(以下段落将展示计算方法)。 根据规格表、在105°C 温度下、VISO 电流是受限的85mA (VINP = 5V、105°C)。  需要将 VINP 增加到5.5VDC 才能获得更大的电流。 是这样吗?

  

 

-常规 CAN 收发器:TI 部件 TCAN1051HGDR

从规格表中可以看出、常规 CAN 通信使用50欧姆的等效终端消耗45mA (最大80mA)。 CANH 上对-12V 短路将消耗180mA、但时间有限、由 TXD 显性超时(DTO) 1.2ms 决定。 对 CANH 上-5V/40V 短路将消耗100mA、时间也由 TXD 显性超时(DTO) 1.2ms 的限定时间。  我在这里尝试了使用平均短路电流、可将其平展到较低的值(通过在显性和隐性状态之间切换的总线)、但在估算功率时、我认为我需要使用瞬时电流、对吧?

I (收发器)= 180mA (正常模式(显性-总线故障)

I (收发器)= 100mA (IOS (SS_DOM))

(如果我使用了平均短路电流 I (收发器)= 28.8mA、使用规格表中的公式)  

I (收发器)= 80mA (通信正常模式最大值)

哪种电流合适? 功率预算非常有限(500mW)、如果电流过高、将触发直流/直流转换器的短路保护。  以下是我采用上面所列值的规格快照。

  

      

-四路信号隔离器:TI 部件 ISO6742DWR

四通道数字隔离器上使用了两个通道、用于 CAN 收发器和 CPU CAN 控制器之间的隔离式双向通信。 此外、一个通道用于对 CAN 收发器的静音模式引脚进行隔离控制。 当输入连接到 VCC2侧的 GND2时、有一个通道未使用。 从规格表中、对于 CAN FD 通信速度、我获得了4个通道的最大值、因此6.4mA 双通道的6.4mA /2。  对于其他两个离散信号、我获得4个通道的6.3mA 最大值、因此获得两个通道的6.3mA /2。

I (隔离器)= 6.4mA /2 +6.3mA /2 = 6.4mA 最大值       

 

 因此、直流/直流稳压器的额定电流应至少达到

ITotal = I (收发器)+ I (隔离器)= 180mA +6.4mA = 186.4mA

对于该电流、UCC12040DVER 的额定值较低、因为它只能提供85mA @105C 的温度。 因此

-我的分析是错误的吗? 如果我使用变压器驱动器 SN6501也存在同样的问题、该驱动器带有变压器的建议电路的输出电流限制为100mA、但 TI 建议在本应用中使用该驱动器。

- CAN 收发器将通过两种方式保护输出:使用 DTO 或限制 CAN 驱动器上的电流。  我是让 CAN 驱动器限制输出电流、还是让直流/直流转换器回到过流或断续模式?  

-我是否应该将直流/直流转换器的额定值增加到1W ( 200mA )?

问题2

 由于 CAN 总线是隔离的、因此其他节点如何能够读取 CANH 和 CANL 两端的差分电压?  这些是不共享同一接地的浮动电压。  我是否需要通过电缆屏蔽或其他装置提供隔离接地、并将隔离接地连接到其他节点的接地端?

 谢谢!

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    您好、Eric、

    即使规范指示此模块可用于隔离式 CAN 收发器应用、输出功率似乎不足(以下几段将说明计算方法)。 根据规格表、在105°C 温度下、VISO 电流是受限的85mA (VINP = 5V、105°C)。  需要将 VINP 增加到5.5VDC 才能获得更大的电流。 是这样吗?

    是的、这是正确的。 为了驱动更大的功率(电流)、需要增加 VINP。 对于此器件、存在675mW 的最大功率限制。 如果施加超过最大电流的负载、VISO 会相应地下降、以满足最大功率限制。  

    [报价 userid="549721" url="~/support/interface-group/interface/f/interface-forum/1322883/tcan1051hg-maximum-power-consumption-on-a-isolated-5vdc-supply ]哪个电流可以? 功率预算非常有限(500mW)、如果电流过高、将触发直流/直流转换器的短路保护。  以下是我采用上面所列值的规范快照。

    - CAN 收发器将通过两种方式保护输出:使用 DTO 或限制 CAN 驱动器上的电流。  我是让 CAN 驱动器限制输出电流、还是让直流/直流转换器回到过流或断续模式?  

    -我是否应该将直流/直流转换器的额定值增加到1W ( 200mA )?

    [/报价]

    这取决于您的系统是否存在总线短路故障、而且您是否仍需要器件在故障清除后正常运行。 否则、ISO6742DWR 就足够了、您无需关注最大输出电流。 短电流超过该最大输出电流会关闭直流/直流转换器、也可以进行循环通电。 否则、我建议将额定值增加至1W、如上所述。

    [报价 userid="549721" url="~/support/interface-group/interface/f/interface-forum/1322883/tcan1051hg-maximum-power-consumption-on-a-isolated-5vdc-supply "] 由于 CAN 总线是隔离的、其他节点如何能够读取 CANH 和 CANL 上的差分电压?  这些是不共享同一接地的浮动电压。  我是否需要通过电缆屏蔽或其他设备提供隔离接地并将其连接到其他节点的接地端?

    是的、您需要将所有其他接地连接在一起。 请查看下面的隔离式 CAN 收发器:

    此致、

    肖恩

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    你好 Sean、

    感谢您回答我的问题。  我不确定我是否理解您对问题1的回答。 我知道收发器在总线故障期间不会正常工作、并且在此期间将无法进行通信。  这里的目标是确保短路不会损坏收发器和电源。  我确实希望一旦故障被清除、器件(电源和收发器)能够正常运行。  隔离式电源、收发器或两者都可以限制总线短路电流、只要硬件在此期间得到无限期保护。 消除短路后、通信将恢复、而不会损坏系统。  这就是您的意思吗? 当您说"如果 ISO6742DWR 就足够了"时、您是指 UCC12040DVER 电源模块?

    您尚未在回答中评论电流值、但通过查找1W 转换器的价格/供货情况/温度、我得以客观地查看以前的电流值。  从我们之前的通信中得到的数据;

    I (收发器)= 180mA (正常模式(显性-总线故障)

    I (收发器)= 100mA (IOS (SS_DOM))

    (如果我使用了平均短路电流 I (收发器)= 28.8mA、使用规格表中的公式)

    I (收发器)= 80mA (通信正常模式最大值)

    I (隔离器)= 6.4mA /2 +6.3mA /2 = 6.4mA 最大值       

    ITotal = I (收发器)+ I (隔离器)= 180mA +6.4mA = 186.4mA

    我现在就是这样看的。  由于工作温度降额、UCC12040DVER 直流/直流转换器的功率临界性。  我的第一个目标是确保在"正常通信"期间电源不会过载。  因此、用于电源设计的估计负载电流值将是正常模式通信期间的最大电流+数字隔离器的电流+一些裕度。

    ITotal = Imax (收发器)+ I (隔离器)= 80mA +6.4mA = 86.4mA --> 100mA

    我已经查看了很多使用变压器驱动器 SN6501来实现此 CAN 设计的 TI 应用手册。  它们都86mA 在变压器输出端使用-150mA LDO 稳压器(>LDO)来保护 CAN 电路。  所有高于此电流的值都将受到 LDO 稳压器的热关断限制。  使用变压器驱动器和-150mA LDO 稳压器并保持在500mW 的功率范围内是否可以采用此方法? 在该电路发生故障期间、硬件是否受到保护?

    埃里克

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    您好、Eric、

    如果不是,则 ISO6742DWR 就足够了

    很抱歉、我的错了、我是指 这里的 UCC12040DVER。

    短路电流不会损坏收发器和电源。 我在前面讲过、在最坏的情况下、电源可能会关闭、因此您需要进行下电上电才能使器件再次正常运行。 如果这是您的系统 可以接受的方式、那么 UCC12040DVER 可以很好地工作、没有问题。

    根据指定的数据表、我们需要使用电源的平均电流(请参阅第8.3.6节)。 在这种情况下,总电流不会超过100mA。 不过、如果您的系统对短路总线故障非常敏感、那么在选择电源时、我仍然倾向于考虑最大短路电流。 当 CANH 引脚上施加最小故障电压(-12V)、同时它尝试显性驱动(至 VCC)、就会出现这种情况。  

    [报价 userid="549721" url="~/support/interface-group/interface/f/interface-forum/1322883/tcan1051hg-maximum-power-consumption-on-a-isolated-5vdc-supply/5036363 #50363636363"]是否可以使用变压器驱动器和-150mA LDO 稳压器来采用此方法并保持在500mW 的功率范围? 硬件在该电路故障期间是否会受到保护?

    LDO 方法对我很好。 只要工作条件不超过绝对最大额定值、我们就可以保证不会损坏硬件。

    此致、

    肖恩

     

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    你好 Sean、

    感谢您回答我的问题。  您会说:"我刚才说过、在最坏的情况下、电源可能会关闭、因此您需要进行下电上电、才能使器件再次正常运行。"

    根据我对 UCC12040DVER 直流/直流转换器规格的了解、无需进行下电上电。 消除短路后、IC 将恢复运行并提供 VISO、除非激活热关断。  我是否理解规范有误

    此致、

    埃里克

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    您好、Eric、

    根据我在数据表中看到的情况、180 mA 电流将很好、并且不会导致器件自行复位。

    但请向电源管理团队确认。 因为它在正常操作条件下仍然是一个高值。

    此致、

    肖恩