在工業環境中確保通訊：CAN 收發器的角色

CAN 收發器在工業自動化系統中十分重要，因為其可將數位訊號轉換為類比差動訊號，而這類訊號可透過匯流排傳送至較遠距離，進而讓感測器、控制器與致動器等裝置可進行通訊。收發器能確保可靠地進行資料傳輸，並保護網路免於發生電氣損壞。如此可讓資料交換的效率更高，且通訊更為準確。因此，在工業應用中選擇新 CAN 收發器時，可靠性、小尺寸與低功耗都相當重要。

現在讓我們來探討穩健性在工業環境中的重要性。電壓突波、暫態與靜電放電 (ESD) 等電氣危害，都是工業環境中常見的干擾來源。位於易受 ESD 影響之區域中的裝置，或是易受 ESD 影響的產品 (例如組裝線以及機器人與自動化系統等)，其 CAN 收發器中必須具備 ESD 防護，以確保網路的安全。在 CAN 收發器中整合 ESD 防護，可協助確保其能承受高電壓放電，而不會發生故障。此外，工業應用通常會使用較長的 CAN 匯流排纜線，因此會增加匯流排故障的風險，例如短路和過電壓狀況等。連接至此類延伸網路的設備，需要採用具有高匯流排故障防護的收發器。若沒有這種防護功能，前述故障會使收發器受損，並可能在整個網路中傳播，導致通訊中斷和系統停機。

現今有多種產品使用 CAN 介面，例如工業可編程邏輯控制器 (PLC)、馬達驅動、遠端感測器和致動器。工業 PLC 可控制數個工業製程，且通常會連接至廣大的感測器網路，造成匯流排纜線長度偏長。馬達驅動負責控制高功率馬達，其可能會在 CAN 匯流排上造成電壓突波與暫態。而在這兩種情況下，CAN 收發器都必須具備穩健的匯流排故障保護功能。遠端感測器和致動器通常位於網路的周邊，所以需要強大的 ESD 防護，因為其可能會暴露在環境中的靜電下。

在 CAN 涵蓋漫長距離的工業環境中，接地電位差與共模雜訊累積會造成訊號衰減。CAN 收發器的共模範圍較廣，有助於確保在整個網路中的訊號傳輸均可靠無虞。例如，馬達驅動通常會產生接地環路電流和共模雜訊，因此需要共模範圍更廣的收發器，以將通訊錯誤降到最低，也就是強化馬達控制與回饋訊號的資料完整性。

5V CAN 及 3.3V CAN 收發器在工業應用中皆相當受歡迎。然而，3.3V CAN 收發器可提供其他優勢，例如不需要低壓差穩壓器 (LDO)，也不需要在 3.3V 微控制器和 5V CAN 收發器之間的位準移位電路。此 3.3V CAN 收發器可簡化系統設計、減少元件數量，並讓最終產品更精巧。此外，免除 LDO 可降低整體系統成本。圖 2 顯示 3.3V 微控制器和 3.3V CAN 收發器運作的典型配置。

在功率方面，3.3V CAN 收發器比傳統 5V CAN 收發器更有效率。此外，TCAN3414 等 3.3V CAN 收發器的關機功能，可進一步減少電流，以在電池供電應用或具有嚴格功率限制的裝置中，延長電池續航力。

圖 3 顯示在單一網路中無縫運作的 3.3V 和 5V CAN 收發器。以 3.3V 供電的 CAN 收發器，例如 TI 的 TCAN3413 和 TCAN3414，可與 5V CAN 收發器完全互通。如需進一步的詳細資訊，請參閱白皮書：符合車用資格的 EMC 認證 3.3V CAN 收發器。

結論

TCAN3413 和 TCAN3414 等 3.3V CAN 收發器，可協助設計師實作可靠的介面，在工業環境中有效率地運作。其提供多種功能，可防止工業環境中的各種問題。這類裝置包含在匯流排上具備國際電子電機委員會 IEC-61000-4-2 ESD 防護，最高可達 ±10kV，並且具備 ±58V 的高匯流排故障防護，以及 ±30V 的廣泛接收器共模輸入電壓範圍。這些功能可協助您將設計最佳化，以強化可靠的通訊，同時節省電路板空間及系統成本。

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