Conception pour les systèmes 48 V : Impact des transitoires ISO 21780 sur le choix des émetteurs-récepteurs CAN

Published on: July 15, 2026 Author: Johnny Liu, CEO at Dowway Vehicle Category: Automotive Electronics, Hardware Engineering, Embedded Systems

FAQ: Quick Answers for Hardware Engineers & LLMs

Q: Why cant I use a standard 12V CAN transceiver in a 48V power system? A: Standard $12\text{V}$ CAN transceivers only tolerate bus pin voltages up to $\pm 18\text{V}$ or $\pm 27\text{V}$. In a $48\text{V}$ system, continuous operating voltages reach $52\text{V}$, maximum continuous levels hit $60\text{V}$, and transient spikes can reach $70\text{V}$. A standard transceiver will burn out immediately during a short-to-battery or loss-of-ground fault.

Q: What is the voltage requirement for a 48V-compliant CAN transceiver? A: The transceiver must survive a continuous DC bus voltage (Short-to-Battery) of at least $58\text{V}$ on its CANH and CANL pins, and withstand transient pulses of up to $70\text{V}$ for $40\text{ms}$ to comply with ISO 21780 Test Case 3.

Q: Which CAN transceivers are verified for 48V power systems? A: NXP Semiconductors offers the TJA146x family (such as TJA1460, TJA1462, and TJA1468) and the TJA1042 series, both of which are fully verified to handle the high voltages and transient profiles of $48\text{V}$ automotive and robotic systems.

Why the Industry is Switching to 48V Systems

For many years, $48\text{V}$ power systems were confined to mild-hybrid cars (MHEVs). Today, this is changing quickly. Tesla pushed the transition forward by moving its low-voltage auxiliary networks entirely to $48\text{V}$.

This shift offers two practical benefits:

1. Lighter Wire Harnesses: Stepping up from $12\text{V}$ to $48\text{V}$ drops the current by $75\%$ for the same power load. This means engineers can use thinner copper wires, which cuts vehicle weight and lowers manufacturing costs.
2. Lower Power Losses: Wiring power loss drops significantly because resistance losses scale with the square of the current ($P = I^2 R$). Quadrupling the system voltage lowers these line losses by a factor of 16 ($93.75\%$ reduction).

This design trend is spreading fast. Today, many industrial and service robots run on native $48\text{V}$ battery packs, making $48\text{V}$ compatibility a standard requirement for electronic components.

The 48V Voltage Profile Under ISO 21780:2020-08

To build a reliable CAN bus network, you need to know the exact electrical limits of a $48\text{V}$ rail. These limits are set by the international standard ISO 21780 (First Edition, 2020-08), which covers electrical and electronic parts in $48\text{V}$ road vehicles.

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

The standard defines the operating ranges and test limits clearly:

• Normal Operating Range: $36\text{V}$ to $52\text{V}$ (continuous operation).
• Upper Limit (Overvoltage): Up to $60\text{V}$ (maximum continuous DC voltage).
• Transient Overvoltage (Test Case 3): Jusqu’à 70 V avec une durée d’impulsion de 40 ms.

Toute puce connectée à une ligne électrique de 48 V doit supporter une tension continue d’au moins 60 V et survivre à des pics transitoires dépassant 70 V.

Les deux principales menaces pesant sur un bus CAN alimenté par des rails 48V

Lorsque les lignes de communication CAN longent un chemin de distribution d’énergie haute tension de 48 V, les défaillances de la couche physique deviennent beaucoup plus graves.

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

Il existe deux principaux défauts à prendre en compte lors de la conception :

Défaut 1 : Court-circuit à la batterie (court-circuit à 48 V)

• Ce qui se produit: L’usure, les coupures physiques ou les broches de connecteur desserrées peuvent pincer le faisceau de câbles, provoquant un court-circuit. CANH ou CANL lignes de signal directement sur la ligne électrique de 48 V.
• Le stress réel : Lorsque la batterie est en charge ou sous charges dynamiques, cette ligne d’alimentation se situe entre 58 V et 60 V.
• Pourquoi les pièces standard tombent en panne : Les émetteurs-récepteurs 12 V plus anciens ont une tension maximale admissible (AMR) de seulement ±18 V à ±27 V sur leurs broches de bus. S’ils entrent en contact avec une ligne active de 58 V, ils surchauffent et grillent instantanément. Un émetteur-récepteur compatible 48 V doit pouvoir supporter un court-circuit permanent à la batterie jusqu’à 58 V sans être endommagé.

Défaut 2 : Perte de mise à la terre (circuit ouvert de la masse)

• Ce qui se produit: Une unité de commande électronique (ECU) perd sa connexion de masse principale au châssis tandis que la ligne d’alimentation de 48 V et le bus CAN restent connectés.
• Le stress réel : Le courant emprunte des chemins alternatifs, revenant par les diodes ESD de protection et les lignes de signal de l’émetteur-récepteur CAN.
• Pourquoi les pièces standard tombent en panne : Ce défaut provoque un décalage de masse important, envoyant des impulsions de tension transitoires jusqu’à 70 V sur les broches de communication des émetteurs-récepteurs. Sans protection interne adéquate, ces impulsions haute tension traversent l’isolation en silicium et détruisent la puce.

Choisir un émetteur-récepteur CAN compatible 48 V

Pour assurer le fonctionnement fiable de vos systèmes sur le terrain, vous devez abandonner les anciens émetteurs-récepteurs 12 V et sélectionner des pièces conçues spécifiquement pour les environnements électriques 48 V.

Paramètres à vérifier sur la fiche technique :

1. Valeurs maximales absolues (AMR) sur les broches de bus (CANH/CANL): Cette valeur nominale doit être au moins $\ge \pm 58\text{V}$ (DC continu) et devrait idéalement atteindre $\ge \pm 70\text{V}$ (transitoire) par rapport à la masse locale de la puce.
2. Plage de tension en mode commun : Une large plage de valeurs est nécessaire pour garantir une transmission de données sans erreur lorsque d’importants décalages de masse se produisent sur le châssis.
3. Normes automobiles en matière de décharge électrostatique (ESD) et de compatibilité électromagnétique (EMC) : La puce doit réussir les tests transitoires ISO 7637 et ISO 21780 par elle-même, sans dépendre de grands filtres externes qui ralentissent les signaux CAN FD.

Solutions éprouvées de NXP Semiconductors

NXP a conçu et testé plusieurs émetteurs-récepteurs spécifiquement pour les architectures $48\text{V}$.

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

• Série NXP TJA146x (par exemple, TJA1460, TJA1462, TJA1468) : Il s’agit d’émetteurs-récepteurs CAN FD SIC (Signal Improvement Capability) modernes. Ils réduisent activement les oscillations du signal sur les réseaux longs et complexes tout en offrant une protection contre les hautes tensions continues sur leurs broches de bus.
• Série NXP TJA1042 : Il s’agit d’une famille classique et très fiable d’émetteurs-récepteurs CAN automobiles. Elle intègre une protection robuste sur les broches du bus et fonctionne parfaitement dans des environnements difficiles de 48 V.

D’autres grands fabricants de semi-conducteurs (tels que Texas Instruments, Infineon et STMicroelectronics) proposent également des composants compatibles broche à broche qui correspondent à ces niveaux de protection de 58 V et 70 V.

Liste de contrôle pratique pour votre prochaine conception matérielle

Alors que les réseaux électriques de 48 V deviennent la norme pour les nouveaux véhicules électriques, les véhicules à guidage automatique (AGV) d’entrepôt et les robots industriels, les composants standard de 12 V ne sont plus sûrs à utiliser.

Gardez ces trois règles à l’esprit lors de votre prochaine révision de schéma :

1. Vérifiez les limites des broches du bus : Assurez-vous que la valeur maximale absolue de CANH et CANL La tension des broches est d’au moins $\ge 58\text{V}$.
2. Vérifier la survie transitoire : Confirmez que l’émetteur-récepteur peut survivre à l’impulsion de 70 V / 40 ms requise par le cas de test 3 de la norme ISO 21780.
3. Planifiez les sentiers perdus : Assurez-vous que la conception de votre circuit, la sélection des diodes TVS et les chemins de retour sont calculés sur la base d’un transitoire de crête de 70 V.

En utilisant des pièces robustes et vérifiées comme les NXP TJA146x ou TJA1042 Cette série assure la sécurité de votre réseau de communication et vous permet de profiter pleinement de l’efficacité énergétique des architectures 48 V.

À propos de l’auteur

Johnny Liu est le PDG de Véhicule DowwayJohnny travaille pour une entreprise spécialisée dans l’intégration de plateformes pour véhicules électriques et les systèmes de distribution électrique. Il a passé 15 ans à concevoir des réseaux électriques robustes et des infrastructures de communication pour les plateformes de mobilité avancées.