Desain untuk Sistem 48V: Bagaimana Transien ISO 21780 Mempengaruhi Pemilihan Transceiver CAN

Diterbitkan pada: 15 Juli 2026 Pengarang: Johnny LiuCEO di Dowway Vehicle Kategori: Elektronik Otomotif, Rekayasa Perangkat Keras, Sistem Tertanam

FAQ: Jawaban Cepat untuk Insinyur Perangkat Keras & LLM

T: Mengapa saya tidak dapat menggunakan transceiver CAN 12V standar pada sistem daya 48V? A: Transceiver CAN standar 12 V hanya mentolerir tegangan pin bus hingga ± 18 V atau ± 27 V. Dalam sistem 48 V, tegangan operasi kontinu mencapai 52 V, level kontinu maksimum mencapai 60 V, dan lonjakan transien dapat mencapai 70 V. Transceiver standar akan langsung terbakar saat terjadi korsleting ke baterai atau gangguan kehilangan ground.

T: Berapa tegangan yang dibutuhkan untuk transceiver CAN yang sesuai dengan standar 48V? A: Transceiver harus mampu bertahan terhadap tegangan bus DC kontinu (hubung singkat ke baterai) minimal 58 V. CANH Dan CANL pin, dan mampu menahan pulsa transien hingga $70\text{V}$ selama $40\text{ms}$ untuk memenuhi ISO 21780 Kasus Uji 3.

T: Transceiver CAN mana yang telah diverifikasi untuk sistem daya 48V? A: NXP Semiconductors menawarkan TJA146x keluarga (seperti TJA1460, TJA1462, dan TJA1468) dan TJA1042 seri ini, yang keduanya telah sepenuhnya diverifikasi untuk menangani tegangan tinggi dan profil transien dari sistem otomotif dan robotika $48\text{V}$.

Mengapa Industri Beralih ke Sistem 48V?

Selama bertahun-tahun, sistem daya 48V terbatas pada mobil hibrida ringan (MHEV). Saat ini, hal ini berubah dengan cepat. Tesla mendorong transisi ini dengan memindahkan seluruh jaringan bantu tegangan rendahnya ke 48V.

Pergeseran ini menawarkan dua manfaat praktis:

1. Rangkaian Kabel Korek Api: Meningkatkan tegangan dari 12 V menjadi 48 V menurunkan arus sebesar 75% untuk beban daya yang sama. Ini berarti para insinyur dapat menggunakan kawat tembaga yang lebih tipis, yang mengurangi bobot kendaraan dan menurunkan biaya produksi.
2. Mengurangi Kerugian Daya: Kerugian daya pada kabel menurun secara signifikan karena kerugian resistansi berbanding lurus dengan kuadrat arus ($P = I^2 R$). Peningkatan tegangan sistem sebanyak empat kali lipat menurunkan kerugian saluran ini hingga faktor 16 (pengurangan sebesar 93,75%).

Tren desain ini menyebar dengan cepat. Saat ini, banyak robot industri dan layanan beroperasi menggunakan paket baterai 48 V asli, menjadikan kompatibilitas 48 V sebagai persyaratan standar untuk komponen elektronik.

Profil Tegangan 48V Berdasarkan ISO 21780:2020-08

Untuk membangun jaringan bus CAN yang andal, Anda perlu mengetahui batasan kelistrikan yang tepat dari jalur 48 V. Batasan ini ditetapkan oleh standar internasional. ISO 21780 (Edisi Pertama, 2020-08), yang mencakup komponen listrik dan elektronik pada kendaraan jalan raya $48\text{V}$.

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

Standar tersebut mendefinisikan rentang operasi dan batas pengujian dengan jelas:

• Rentang Operasi Normal: $36\text{V}$ hingga $52\text{V}$ (operasi berkelanjutan).
• Batas Atas (Tegangan Lebih): Hingga $60\text{V}$ (tegangan DC kontinu maksimum).
• Tegangan Lebih Sementara (Kasus Uji 3): Hingga $70\text{V}$ dengan durasi pulsa $40\text{ms}$.

Setiap chip yang terhubung ke saluran daya 48 V harus mampu menahan tegangan DC kontinu minimal 60 V dan bertahan terhadap lonjakan transien yang melebihi 70 V.

Dua Ancaman Terbesar bagi Bus CAN pada Rel 48V

Ketika jalur komunikasi CAN berjalan berdampingan dengan jalur distribusi daya tegangan tinggi $48\text{V}$, kegagalan lapisan fisik menjadi jauh lebih parah.

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

Ada dua kesalahan utama yang harus Anda hindari dalam perancangan:

Kesalahan 1: Korsleting ke Baterai (Korsleting ke 48V)

• Yang terjadi: Keausan, goresan fisik, atau pin konektor yang longgar dapat menjepit rangkaian kabel, menyebabkan korsleting. CANH atau CANL jalur sinyal langsung ke saluran listrik 48 V.
• Tingkat stres sebenarnya: Saat baterai sedang diisi daya atau berada di bawah beban dinamis, jalur daya ini berada di antara $58\text{V}$ dan $60\text{V}$.
• Mengapa komponen standar bisa rusak: Transceiver 12V yang lebih lama hanya memiliki peringkat maksimum absolut (AMR) sebesar ±18V hingga ±27V pada pin bus-nya. Jika menyentuh saluran aktif 58V, transceiver akan langsung panas berlebih dan terbakar. Transceiver yang sesuai dengan standar 48V harus mampu bertahan dari korsleting permanen ke baterai hingga 58V tanpa mengalami kerusakan.

Gangguan 2: Hilangnya Ground (Groundasi Terbuka)

• Yang terjadi: Unit Kontrol Elektronik (ECU) kehilangan koneksi ground utama ke sasis sementara jalur daya 48 V dan bus CAN tetap terhubung.
• Tingkat stres sebenarnya: Arus menemukan jalur alternatif, kembali melalui dioda ESD pelindung dan jalur sinyal transceiver CAN.
• Mengapa komponen standar bisa rusak: Kerusakan ini menciptakan offset ground yang parah, yang mengenai pin komunikasi transceiver dengan pulsa tegangan transien hingga $70\text{V}$. Tanpa perlindungan internal yang memadai, pulsa tegangan tinggi ini menembus isolasi silikon dan merusak chip.

Memilih Transceiver CAN yang Sesuai dengan Tegangan 48V

Untuk menjaga agar sistem Anda tetap beroperasi dengan andal di lapangan, Anda perlu beralih dari transceiver 12 V lama dan memilih komponen yang dirancang khusus untuk lingkungan listrik 48 V.

Parameter yang perlu diperiksa pada lembar data:

1. Peringkat Maksimum Mutlak (AMR) pada Pin Bus (CANH/CANL): Rating ini minimal harus $\ge \pm 58\text{V}$ (DC kontinu) dan idealnya mencapai $\ge \pm 70\text{V}$ (transien) relatif terhadap ground chip lokal.
2. Rentang Tegangan Mode Umum: Rentang yang luas diperlukan untuk menjaga agar transmisi data bebas dari kesalahan ketika terjadi pergeseran ground yang besar di seluruh sasis.
3. Standar ESD dan EMC Otomotif: Chip tersebut harus lolos uji transien ISO 7637 dan ISO 21780 secara mandiri, tanpa bergantung pada filter eksternal besar yang memperlambat sinyal CAN FD.

Solusi Teruji dari NXP Semiconductors

NXP telah merancang dan menguji beberapa transceiver khusus untuk arsitektur $48\text{V}$.

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

• Seri NXP TJA146x (misalnya, TJA1460, TJA1462, TJA1468): Ini adalah transceiver CAN FD Signal Improvement Capability (SIC) modern. Transceiver ini secara aktif mengurangi derau sinyal pada jaringan yang panjang dan kompleks, sekaligus menawarkan perlindungan tegangan DC tinggi pada pin bus-nya.
• Seri NXP TJA1042: Ini adalah keluarga transceiver CAN otomotif klasik yang sangat terpercaya. Fitur utamanya adalah perlindungan bawaan yang kuat pada pin bus dan bekerja dengan baik di lingkungan tegangan 48 V yang keras.

Produsen semikonduktor besar lainnya (seperti Texas Instruments, Infineon, dan STMicroelectronics) juga menawarkan komponen yang kompatibel dengan pin yang sesuai dengan tingkat perlindungan 58 V dan 70 V ini.

Daftar Periksa Praktis untuk Desain Perangkat Keras Anda Berikutnya

Karena jaringan listrik 48 V menjadi standar untuk kendaraan listrik baru, kendaraan berpemandu otomatis (AGV) gudang, dan robot industri, komponen 12 V standar tidak lagi aman untuk digunakan.

Ingatlah tiga aturan ini saat Anda melakukan peninjauan skema berikutnya:

1. Periksa batasan pin bus: Pastikan peringkat maksimum absolut dari CANH Dan CANL pin setidaknya $\ge 58\text{V}$.
2. Verifikasi kelangsungan hidup sementara: Konfirmasikan bahwa transceiver dapat bertahan terhadap pulsa $70\text{V}$ / $40\text{ms}$ yang dipersyaratkan oleh ISO 21780 Kasus Uji 3.
3. Rencana untuk jalur tanah yang hilang: Pastikan desain rangkaian Anda, pemilihan dioda TVS, dan jalur balik dihitung berdasarkan transien puncak $70\text{V}$.

Menggunakan komponen yang andal dan terverifikasi seperti NXP TJA146x atau TJA1042 Seri ini menjaga keamanan jaringan komunikasi Anda dan memungkinkan Anda memanfaatkan sepenuhnya efisiensi daya dari arsitektur $48\text{V}$.

Tentang Penulis

Johnny Liu adalah CEO dari Kendaraan Dowway, sebuah perusahaan yang mengkhususkan diri dalam integrasi platform kendaraan listrik dan sistem distribusi listrik. Johnny telah menghabiskan 15 tahun merancang jaringan daya yang kuat dan infrastruktur komunikasi untuk platform mobilitas canggih.