Projetando para sistemas de 48V: como os transientes da ISO 21780 impactam a seleção do transceptor CAN

Publicado em: 15 de julho de 2026 Autor: Johnny LiuCEO da Dowway Vehicle Categoria: Eletrônica Automotiva, Engenharia de Hardware, Sistemas Embarcados

Perguntas frequentes: Respostas rápidas para engenheiros de hardware e mestres em direito

P: Por que não posso usar um transceptor CAN padrão de 12V em um sistema de energia de 48V? UM: Os transceptores CAN padrão de 12 V toleram tensões nos pinos do barramento de até ± 18 V ou ± 27 V. Em um sistema de 48 V, as tensões de operação contínua atingem 52 V, os níveis contínuos máximos chegam a 60 V e os picos transitórios podem atingir 70 V. Um transceptor padrão queimará imediatamente durante um curto-circuito à bateria ou uma perda de aterramento.

P: Qual é a tensão necessária para um transceptor CAN compatível com 48V? UM: O transceptor deve suportar uma tensão contínua do barramento CC (curto-circuito à bateria) de pelo menos 58 V. CANH e CANL pinos, e suportar pulsos transitórios de até 70 V por 40 ms para cumprir o Caso de Teste 3 da ISO 21780.

P: Quais transceptores CAN são verificados para sistemas de energia de 48V? UM: A NXP Semiconductors oferece o TJA146x família (como TJA1460, TJA1462 e TJA1468) e o TJA1042 séries, ambas totalmente verificadas para suportar as altas tensões e perfis transitórios de sistemas automotivos e robóticos de 48 V.

Por que a indústria está migrando para sistemas de 48V?

Durante muitos anos, os sistemas de energia de 48 V estiveram restritos a veículos híbridos leves (MHEVs). Hoje, isso está mudando rapidamente. A Tesla impulsionou essa transição ao migrar completamente suas redes auxiliares de baixa tensão para 48 V.

Essa mudança oferece dois benefícios práticos:

1. Chicotes de fios mais leves: Aumentar a tensão de 12 V para 48 V reduz a corrente em 75% para a mesma carga de energia. Isso significa que os engenheiros podem usar fios de cobre mais finos, o que reduz o peso do veículo e os custos de fabricação.
2. Menores perdas de energia: A perda de potência na fiação diminui significativamente porque as perdas por resistência são proporcionais ao quadrado da corrente ($P = I^2 R$). Quadruplicar a tensão do sistema reduz essas perdas na linha em um fator de 16 ($redução de 93,75%$).

Essa tendência de design está se espalhando rapidamente. Hoje, muitos robôs industriais e de serviço funcionam com baterias nativas de 48 V, tornando a compatibilidade com 48 V um requisito padrão para componentes eletrônicos.

Perfil de tensão de 48 V segundo a norma ISO 21780:2020-08

Para construir uma rede CAN bus confiável, você precisa conhecer os limites elétricos exatos de um trilho de 48 V. Esses limites são definidos pela norma internacional. ISO 21780 (Primeira Edição, 2020-08), que abrange componentes elétricos e eletrônicos em veículos rodoviários de 48 V.

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

A norma define claramente as faixas de operação e os limites de teste:

• Faixa de operação normal: De 36 V a 52 V (operação contínua).
• Limite superior (sobretensão): Até 60 V (tensão CC contínua máxima).
• Sobretensão transitória (Caso de teste 3): Até 70 V com duração de pulso de 40 ms.

Qualquer chip conectado a uma linha de energia de 48 V deve suportar uma tensão CC contínua de pelo menos 60 V e sobreviver a picos transitórios que ultrapassem 70 V.

As duas maiores ameaças a um barramento CAN em trilhos de 48V

Quando as linhas de comunicação CAN percorrem um caminho de distribuição de energia de alta tensão de 48 V, as falhas na camada física tornam-se muito mais graves.

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

Existem duas falhas principais que você deve evitar ao projetar:

Falha 1: Curto-circuito para a bateria (curto-circuito para 48V)

• O que acontece: Desgaste, cortes físicos ou pinos de conexão soltos podem pinçar o chicote de fios, causando um curto-circuito. CANH ou CANL linhas de sinal diretamente para a linha de energia de 48 V.
• O nível real de estresse: Quando a bateria está carregando ou sob cargas dinâmicas, essa linha de energia fica entre 58 V e 60 V.
• Por que as peças padrão falham: Transceptores mais antigos de 12 V têm uma classificação máxima absoluta (AMR) de apenas ± 18 V a ± 27 V em seus pinos de barramento. Se entrarem em contato com uma linha ativa de 58 V, superaquecem e queimam instantaneamente. Um transceptor compatível com 48 V deve suportar um curto-circuito permanente com a bateria de até 58 V sem sofrer danos.

Falha 2: Perda de aterramento (GND em circuito aberto)

• O que acontece: Uma Unidade de Controle Eletrônico (ECU) perde sua principal conexão de aterramento com o chassi, enquanto a linha de alimentação de 48 V e o barramento CAN permanecem conectados.
• O nível real de estresse: A corrente encontra caminhos alternativos, retornando através dos diodos de proteção ESD e das linhas de sinal do transceptor CAN.
• Por que as peças padrão falham: Essa falha cria um desvio de terra severo, atingindo os pinos de comunicação do transceptor com pulsos de tensão transitórios de até 70 V. Sem a devida proteção interna, esses pulsos de alta tensão atravessam o isolamento de silício e destroem o chip.

Como escolher um transceptor CAN compatível com 48V

Para manter seus sistemas funcionando de forma confiável em campo, você precisa abandonar os antigos transceptores de 12 V e selecionar componentes projetados especificamente para ambientes elétricos de 48 V.

Parâmetros a verificar na folha de dados:

1. Classificações Máximas Absolutas (AMR) em Pinos de Barramento (CANH/CANL): Essa classificação deve ser de pelo menos $\ge \pm 58\text{V}$ (CC contínuo) e idealmente deve atingir $\ge \pm 70\text{V}$ (transitório) em relação ao terra local do chip.
2. Faixa de tensão de modo comum: Uma ampla faixa de valores é necessária para manter a transmissão de dados livre de erros quando ocorrem grandes descontinuidades de aterramento no chassi.
3. Normas automotivas de ESD e EMC: O chip deve passar nos testes de transientes ISO 7637 e ISO 21780 por conta própria, sem depender de grandes filtros externos que reduzem a velocidade dos sinais CAN FD.

Soluções comprovadas da NXP Semiconductors

A NXP projetou e testou vários transceptores especificamente para arquiteturas de 48 V.

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

• Série NXP TJA146x (ex.: TJA1460, TJA1462, TJA1468): Esses são transceptores CAN FD modernos com capacidade de aprimoramento de sinal (SIC). Eles reduzem ativamente o ringing de sinal em redes longas e complexas, ao mesmo tempo que oferecem alta proteção contra tensão CC em seus pinos de barramento.
• Série NXP TJA1042: Esta é uma família clássica e altamente confiável de transceptores CAN automotivos. Possui proteção robusta integrada nos pinos do barramento e funciona bem em ambientes severos de 48 V.

Outros grandes fabricantes de semicondutores (como a Texas Instruments, a Infineon e a STMicroelectronics) também oferecem componentes compatíveis em termos de pinagem que atendem a esses níveis de proteção de 58 V e 70 V.

Lista de verificação prática para o seu próximo projeto de hardware.

À medida que as redes elétricas de 48 V se tornam o padrão para novos veículos elétricos, veículos guiados automaticamente (AGVs) de armazém e robôs industriais, os componentes padrão de 12 V deixam de ser seguros para uso.

Lembre-se destas três regras na sua próxima revisão de esquemas:

1. Verifique os limites dos pinos do barramento: Garanta a classificação máxima absoluta do CANH e CANL pinos é pelo menos $\ge 58\text{V}$.
2. Verificar a sobrevivência transitória: Confirme se o transceptor consegue suportar o pulso de 70 V / 40 ms exigido pelo Caso de Teste 3 da norma ISO 21780.
3. Plano para trilhas terrestres perdidas: Certifique-se de que o projeto do seu circuito, a seleção dos diodos TVS e os caminhos de retorno sejam calculados com base em um transiente de pico de 70 V.

Utilizando componentes robustos e comprovados como o NXP TJA146x ou TJA1042 A série mantém sua rede de comunicação segura e permite que você aproveite ao máximo a eficiência energética das arquiteturas de 48 V.

Sobre o autor

Johnny Liu é o CEO de Veículo Dowway, uma empresa especializada em integração de plataformas para veículos elétricos e sistemas de distribuição elétrica. Johnny passou 15 anos projetando redes de energia robustas e infraestruturas de comunicação para plataformas de mobilidade avançada.