Les véhicules ont évolué. Ils comprennent désormais des fonctions plus avancées qui en améliorent la sécurité, le confort et l'aspect pratique. Or, toutes ces fonctions supplémentaires rendent l’électronique encore plus complexe et renforcent par conséquent l’importance de l’efficacité énergétique. Celle-ci permet en effet de prolonger l’autonomie du véhicule et de réduire les coûts d’exploitation. C’est cet aspect qui a conduit les fabricants de semi-conducteurs à abaisser la tension d’alimentation habituelle de composants électriques comme les microcontrôleurs (MCU) de 5 V à 3,3 V.

Dans la plupart des systèmes automobiles, un rail d’alimentation de 5 V suffit pour l’émetteur-récepteur CAN (Controller Area Network) de 5 V, tandis que tous les autres composants peuvent utiliser un rail d’alimentation de 3,3 V ou moins dérivé d’une batterie 12 V, 24 V ou 48 V. Cependant, un émetteur-récepteur CAN branché sur l’alimentation de 3,3 V permettrait de se passer d’un rail de 5 V et faciliterait une interface flexible avec le MCU.

Pour les réseaux CAN automobiles actuellement en production, les seuls émetteurs-récepteurs disponibles qui répondent aux normes de compatibilité électromagnétique (CEM) nécessitent également une alimentation 5 V. La figure 1 montre un schéma fonctionnel simplifié d’un nœud CAN 5 V où le contrôleur CAN est intégré dans le MCU. Avec un émetteur-récepteur CAN 3,3 V, il est possible d’utiliser l’alimentation 3,3 V à la fois pour le MCU et l’émetteur-récepteur, ce qui réduit le coût global de la nomenclature et l’encombrement sur la carte.

Cela fait des décennies que des émetteurs-récepteurs CAN 3,3 V sont disponibles, mais leur utilisation dans le secteur automobile pose toutefois deux problèmes aux concepteurs, à savoir : comment assurer l’interopérabilité avec les émetteurs-récepteurs CAN 5 V existants et comment satisfaire aux exigences strictes en matière de CEM dans le secteur automobile. Dans cet article, je vais tenter d’expliquer comment relever ces défis à l’aide des émetteurs-récepteurs CAN 3,3 V de TI.

Interopérabilité avec les émetteurs-récepteurs CAN 5 V

Les émetteurs-récepteurs CAN 5 V sont la solution conventionnelle pour les réseaux CAN. Il est donc essentiel que les émetteurs-récepteurs CAN 3,3 V soient totalement interopérables avec les réseaux et les architectures existants. Pour les équipementiers automobiles de niveau 1, l’interopérabilité est particulièrement importante, car ils ne disposent généralement pas de la conception de l’ensemble du réseau CAN. Ces fournisseurs ne sauront pas si la partie du bus CAN qu’ils conçoivent sera connectée à un émetteur-récepteur 3,3 V ou 5 V.

L’interopérabilité entre le CAN 3,3 V et le CAN 5 V atténue ce risque. Si les émetteurs-récepteurs CAN 5 V et 3,3 V sont totalement interopérables, il n’est plus nécessaire de faire passer tous les nœuds du bus de communication à 3,3 V. Les concepteurs de sous-systèmes peuvent décider eux-mêmes si un nœud individuel du bus CAN peut bénéficier d’un émetteur-récepteur de 3,3 V.

Les gammes CAN 3,3 V de TI ont été testées avec succès conformément à la norme ISO 16845-2. Les tests couvrent un réseau homogène composé de tous les émetteurs-récepteurs 3,3 V et un réseau hétérogène dans lequel quatre des 16 nœuds CAN sont des émetteurs-récepteurs 3,3 V et les 12 nœuds CAN restants sont un assortiment de trois autres émetteurs-récepteurs CAN 5 V acceptés par l’industrie. Les émetteurs-récepteurs automobiles 3,3 V TCAN3403-Q1 et TCAN3404-Q1 de TI ont passé avec succès ces tests d’interopérabilité.

Exigences CEM

Les performances CEM des émetteurs-récepteurs CAN sont mesurées en fonction de deux paramètres : les émissions produites par le dispositif lui-même et l’immunité aux interférences présentes dans le système. Les TCAN3404-Q1 et TCAN3403-Q1 sont conformes à la norme IEC 62228-3 pour les performances CEM.

Les émissions représentent l’énergie électromagnétique libérée. Idéalement, de faibles émissions garantissent qu’un fonctionnement normal n’affectera pas les performances d’autres composants situés à proximité. L’immunité est la capacité d’un appareil à fonctionner correctement en présence d’interférences, telles que les émissions d’autres composants à proximité. Les tests effectués par des organismes d’essai tiers figurent parmi les plus stricts dans le domaine des applications automobiles. Ils définissent les performances des émetteurs-récepteurs CAN en matière d’émissions et d’immunité.

Les émetteurs-récepteurs CAN 5 V ont gagné en popularité parce que les dispositifs disponibles sur le marché ont influencé l’élaboration des normes CEM, tandis que les émetteurs-récepteurs CAN 3,3 V ne sont que difficilement parvenus à satisfaire les normes préexistantes. Grâce à la conformité des émetteurs-récepteurs TCAN3404-Q1 et TCAN3403-Q1 aux exigences CEM dans un réseau homogène ou hétérogène, cet obstacle a été surmonté.

Conclusion

Les émetteurs-récepteurs TCAN3403-Q1 et TCAN3404-Q1 peuvent satisfaire aux exigences strictes de la CEM dans le secteur automobile et sont entièrement interopérables avec les émetteurs-récepteurs CAN 5 V. Étant donné que 3,3 V devient la tension d’alimentation standard pour les composants automobiles, les émetteurs-récepteurs CAN 3,3 V offrent une flexibilité de conception qui permet de réduire le nombre d’alimentations dans le système et, ce faisant, d’économiser de l’énergie et de réduire les coûts.