Diseño para sistemas de 48 V: Cómo los transitorios ISO 21780 afectan la selección de transceptores CAN.

Publicado el: 15 de julio de 2026 Autor: Johnny Liu, director ejecutivo de Dowway Vehicle Categoría: Electrónica automotriz, ingeniería de hardware, sistemas embebidos

Preguntas frecuentes: Respuestas rápidas para ingenieros de hardware y másteres en derecho.

P: ¿Por qué no puedo usar un transceptor CAN estándar de 12 V en un sistema de alimentación de 48 V? A: Los transceptores CAN estándar de 12 V solo toleran voltajes en los pines del bus de hasta ±18 V o ±27 V. En un sistema de 48 V, los voltajes de funcionamiento continuos alcanzan los 52 V, los niveles máximos continuos llegan a los 60 V y los picos transitorios pueden alcanzar los 70 V. Un transceptor estándar se quemará inmediatamente en caso de un cortocircuito a la batería o una pérdida de conexión a tierra.

P: ¿Cuál es el voltaje requerido para un transceptor CAN compatible con 48 V? A: El transceptor debe soportar una tensión continua del bus de CC (cortocircuito a batería) de al menos 58 V en su CANH y CANL pines, y soportar pulsos transitorios de hasta $70\text{V}$ durante $40\text{ms}$ para cumplir con el caso de prueba 3 de ISO 21780.

P: ¿Qué transceptores CAN están verificados para sistemas de alimentación de 48 V? A: NXP Semiconductors ofrece la TJA146x familia (como TJA1460, TJA1462 y TJA1468) y el TJA1042 series, ambas totalmente verificadas para manejar los altos voltajes y los perfiles transitorios de los sistemas automotrices y robóticos de $48\text{V}$.

¿Por qué la industria está cambiando a sistemas de 48 V?

Durante muchos años, los sistemas de alimentación de 48 V estuvieron limitados a los vehículos híbridos ligeros (MHEV). Hoy en día, esto está cambiando rápidamente. Tesla impulsó la transición al trasladar todas sus redes auxiliares de bajo voltaje a 48 V.

Este cambio ofrece dos beneficios prácticos:

1. Mazos de cables para encendedores: Al aumentar el voltaje de $12\text{V}$ a $48\text{V}$, la corriente disminuye un $75\%$ para la misma carga de potencia. Esto significa que los ingenieros pueden usar cables de cobre más delgados, lo que reduce el peso del vehículo y disminuye los costos de fabricación.
2. Menores pérdidas de potencia: La pérdida de potencia en el cableado disminuye significativamente porque las pérdidas por resistencia son proporcionales al cuadrado de la corriente ($P = I^2 R$). Cuadruplicar la tensión del sistema reduce estas pérdidas de línea en un factor de 16 (reducción del $93,75%).

Esta tendencia de diseño se está extendiendo rápidamente. Hoy en día, muchos robots industriales y de servicio funcionan con baterías nativas de 48 V, lo que convierte la compatibilidad con 48 V en un requisito estándar para los componentes electrónicos.

Perfil de tensión de 48 V según la norma ISO 21780:2020-08

Para construir una red CAN bus confiable, es necesario conocer los límites eléctricos exactos de un riel de $48\text{V}$. Estos límites están establecidos por la norma internacional. ISO 21780 (Primera edición, agosto de 2020), que abarca las partes eléctricas y electrónicas de los vehículos de carretera de $48\text{V}$.

[Visual Graph: ISO 21780 Voltage Zones showing Normal Operating (36V-52V), Upper Limit (60V), and Transient Peak (70V)]

La norma define claramente los rangos de funcionamiento y los límites de prueba:

• Rango de funcionamiento normal: De $36\text{V}$ a $52\text{V}$ (funcionamiento continuo).
• Límite superior (sobretensión): Hasta $60\text{V}$ (tensión continua máxima).
• Sobretensión transitoria (Caso de prueba 3): Hasta $70\text{V}$ con una duración de pulso de $40\text{ms}$.

Cualquier chip conectado a una línea de alimentación de 48 V debe soportar una tensión continua de al menos 60 V y sobrevivir a picos transitorios que superen los 70 V.

Las dos mayores amenazas para un bus CAN en rieles de 48 V

Cuando las líneas de comunicación CAN discurren junto a una ruta de distribución de energía de alto voltaje de 48 V, los fallos en la capa física se vuelven mucho más graves.

[System Diagram: 48V Battery Supply running in parallel with CANH/CANL signal lines]

Hay dos fallos principales que debes evitar al diseñar:

Fallo 1: Cortocircuito a la batería (cortocircuito a 48 V)

• Lo que sucede: El desgaste, los cortes físicos o los pines de conexión sueltos pueden pellizcar el arnés de cableado, provocando un cortocircuito. CANH o CANL líneas de señal directamente a la línea de alimentación de $48\text{V}$.
• El estrés real: Cuando la batería se está cargando o está bajo cargas dinámicas, esta línea de potencia se sitúa entre $58\text{V}$ y $60\text{V}$.
• ¿Por qué fallan las piezas estándar? Los transceptores antiguos de 12 V tienen una tensión máxima absoluta (AMR) de tan solo ±18 V a ±27 V en sus pines de bus. Si entran en contacto con una línea activa de 58 V, se sobrecalientan y se queman al instante. Un transceptor compatible con 48 V debe soportar un cortocircuito permanente a la batería de hasta 58 V sin sufrir daños.

Fallo 2: Pérdida de conexión a tierra (circuito abierto de GND)

• Lo que sucede: Una unidad de control electrónico (ECU) pierde su conexión principal a tierra con el chasis, mientras que la línea de alimentación de 48 V y el bus CAN permanecen conectados.
• El estrés real: La corriente encuentra rutas alternativas, regresando a través de los diodos ESD de protección y las líneas de señal del transceptor CAN.
• ¿Por qué fallan las piezas estándar? Esta falla crea una importante desviación de tierra, que impacta los pines de comunicación del transceptor con pulsos de voltaje transitorios de hasta $70\text{V}$. Sin una protección interna adecuada, estos pulsos de alto voltaje atraviesan el aislamiento de silicio y destruyen el chip.

Cómo elegir un transceptor CAN compatible con 48 V

Para que sus sistemas funcionen de forma fiable sobre el terreno, debe dejar de usar los antiguos transceptores de 12 V y seleccionar componentes diseñados específicamente para entornos eléctricos de 48 V.

Parámetros a comprobar en la hoja de datos:

1. Clasificaciones máximas absolutas (AMR) en pines de bus (CANH/CANL): Esta clasificación debe ser de al menos $\ge \pm 58\text{V}$ (CC continua) e idealmente debería alcanzar $\ge \pm 70\text{V}$ (transitorio) con respecto a la tierra local del chip.
2. Rango de voltaje de modo común: Es necesario un amplio rango para evitar errores en la transmisión de datos cuando se producen grandes desfases de tierra en el chasis.
3. Normas de ESD y EMC para el sector automotriz: El chip debe superar por sí solo las pruebas transitorias ISO 7637 e ISO 21780, sin depender de grandes filtros externos que ralenticen las señales CAN FD.

Soluciones probadas de NXP Semiconductors

NXP ha diseñado y probado varios transceptores específicamente para arquitecturas $48\text{V}$.

[Component Comparison: NXP TJA146x vs TJA1042 Specs and Features]

• Serie NXP TJA146x (por ejemplo, TJA1460, TJA1462, TJA1468): Se trata de transceptores modernos CAN FD con capacidad de mejora de señal (SIC). Reducen activamente las oscilaciones de la señal en redes largas y complejas, a la vez que ofrecen una alta protección contra sobretensiones continuas en sus pines de bus.
• Serie NXP TJA1042: Se trata de una familia clásica y muy fiable de transceptores CAN para automoción. Incorpora una sólida protección integrada en los pines del bus y funciona correctamente en entornos de 48 V adversos.

Otros importantes fabricantes de semiconductores (como Texas Instruments, Infineon y STMicroelectronics) también ofrecen componentes compatibles con los pines que cumplen con estos niveles de protección de 58 V y 70 V.

Lista de verificación práctica para su próximo diseño de hardware

A medida que las redes eléctricas de 48 V se convierten en el estándar para los nuevos vehículos eléctricos, los vehículos guiados automáticamente (AGV) para almacenes y los robots industriales, los componentes estándar de 12 V ya no son seguros de usar.

Ten en cuenta estas tres reglas durante tu próxima revisión de esquemas:

1. Compruebe los límites de pines del bus: Asegúrese de obtener la calificación máxima absoluta del CANH y CANL El número de pines es al menos $\ge 58\text{V}$.
2. Verificar la supervivencia transitoria: Confirme que el transceptor puede soportar el pulso de $70\text{V}$ / $40\text{ms}$ requerido por el caso de prueba 3 de ISO 21780.
3. Plan para senderos perdidos: Asegúrese de que el diseño de su circuito, la selección de diodos TVS y las rutas de retorno se calculen en función de un transitorio de pico de $70\text{V}$.

Utilizando piezas robustas y verificadas como la NXP TJA146x o TJA1042 Esta serie mantiene segura su red de comunicaciones y le permite aprovechar al máximo la eficiencia energética de las arquitecturas de $48\text{V}$.

Acerca del autor

Johnny Liu es el director ejecutivo de Vehículo Dowway, una empresa especializada en la integración de plataformas para vehículos eléctricos y sistemas de distribución eléctrica. Johnny lleva 15 años diseñando redes eléctricas robustas y redes troncales de comunicación para plataformas de movilidad avanzada.