CAN- (Controller Area Network)-Transceiver benötigen besonders im rauen industriellem Umfeld von CANopen- oder DeviceNet-Automatisierungsnetzwerken eine galvanische Trennung, um Probleme durch Transienten, Streuspannungen und Schleifenströme zu vermeiden.

Seit längerer Zeit werden hierfür Stand-Alone-Koppler wie der ISOLOOP IL721 zwischen Controller und Transceiver eingebracht, um diese Isolation zu gewährleisten. Der neue ISOLOOP-Koppler IL41050 des Herstellers NVE (Vertrieb: HY-LINE Power Components) vereint nun Koppler und Transceiver in einem einzigen Chip und ermöglicht so die einfache Integration galvanisch getrennter CAN-Schnittstellen gemäß ISO 11898 für CAN2.0A- und B-Netzwerke in beliebige 3,3- und 5-V-Logikschaltkreise.

Die patentierte Spintronic-GMR-Technik bietet bei dieser Kombination den enormen Vorteil der alterungsbeständigen und über den gesamten Temperaturbereich extrem stabilen Flankenverzögerung von typisch 65 ns von Tx zur Busleitung. Hierdurch wird sichergestellt, dass die empfindliche Arbitrierung auch bei Mehrfachsampling eines Bits bei 1 MBit/s und bei Umgebungstemperaturen von -40°C bis +125°C noch zuverlässig funktioniert.

Dabei ist die GMR-Technik gegenüber anderen Kopplern sehr platzsparend, wodurch diese ICs in standardisierten JEDEC SO-Gehäuse integriert werden können: Je nach benötigter Isolationsklasse steht für den UL1577 und IEC 61010-2001 zugelassenen IL41050 entweder ein 300 mil wide, oder ein 150 mil narrow SO-Gehäuse mit je 8 mm oder 4 mm Kriechstrecke zur Verfügung. Die Isolation hält 4 kV_PEAK/2,5 kV_RMS  (1 min) bei einer Transientenfestigkeit von 30 kV/s stand, mit bis zu 800 V_RMS zulässiger Isolationsspannung im Regelbetrieb ist eine Lebensdauer von Jahrzehnten sicher.

Beim Transceiver setzt NVE auf die in vielen Applikationen bewährte 1050-Architektur, mit den bekannten Sicherheitsfunktionen zur Vermeidung dominanter Zustände bei spannungsfreier Schaltung, im Standby oder bei fehlerhafter Ansteuerung, sowie der integrierten Kurzschlusssicherung, Übertemperaturabschaltung und Erkennung offener Busleitungen.

Datenblatt NVE ISOLOOP IL41050T

PDF-Download: 

In Ausgabe 1 vom Januar 2010 hat das Elektronik Journal (Hüthig-Verlag) einen Fachbeitrag der HY-LINE Power Components zum Thema NVE ISOLOOP GMR-Koppler als Titelgeschichte veröffentlicht, der die physikalischen Prinzipien der galvanischen Trennung an Schnittstellen mit den GMR-Kopplern von NVE ebenso wie deren praktische Realisation und Umsetzung detailliert erläutert und dabei auch auf die verschiedenen Bussysteme und dazu direkt kompatible NVE-Bausteine eingeht:

Riesen-Effekt: GMR als Ersatz für Optokoppler nutzen

PDF-Download: 

Daten sicher und in guter Qualität galvanisch getrennt zu übertragen ist nicht trivial. Der klassische Optokoppler ist heutigen Ansprüchen nicht mehr gewachsen: er ist zu langsam und in den Kenndaten zu unstabil. Doch auch andere Datenkoppler-Technologien stoßen bei CAN-Applikationen noch an ihre Grenzen.

GMR-Koppler von NVE (Vertrieb: HY-LINE Power Components) sind eine moderne Alternative mit besseren Daten, für die der Entwickler bestehende Schaltungen nicht anpassen muss. Der IL721 ist eine spezielle pinkompatible Alternative in GMR-Technologie, um bislang übliche bidirektionale Datenkoppler in Device-Net- und CAN-Bus-Systemen bei besserer Performance 1:1 zu ersetzen.

Der IL721 hat bei einer angepassten Pinbelegung dieselben technischen Daten und Vorzüge wie der bewährte IL712, beispielsweise einen Jitter von nur 1/10 (100 ps) und eine Leistungsaufnahme von nur 1/3 gegenüber anderen Bausteinen der neuesten Generation sowie nur 10 ns typische Verzögerung (18 ns maximal). Dies minimiert die Schleifenverzögerung in CAN-Systemen und maximiert die Datenrate bei jeder möglichen Buslänge.

Auch die Temperaturfestigkeit übertrifft andere Koppler-Technologien: Es sind Varianten mit einem hohen Temperaturbereich von -40°C bis +100°C (IL721-3E) und sogar bis +125°C (IL721T-3E) lieferbar; für Spezialfälle sind auch Versionen mit bleihaltiger Verzinnung lieferbar.

In Ausgabe 9 vom September 2009 hat die Design & Elektronik (WEKA-Verlag) einen Fachartikel der HY-LINE Power Components über unterschiedliche Technologien für galvanisch trennende Datenkoppler veröffentlicht.

Isolierende Datenkoppler: Sauber getrennt

PDF-Download (463 kB):