TCAN1051-Q1系列CAN收發(fā)器：汽車應(yīng)用的理想之選

在汽車電子領(lǐng)域，CAN（Controller Area Network）總線作為一種廣泛應(yīng)用的通信協(xié)議，對(duì)于車輛各系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸和控制起著至關(guān)重要的作用。而CAN收發(fā)器則是實(shí)現(xiàn)CAN總線通信的關(guān)鍵組件，它負(fù)責(zé)將微控制器的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為適合在CAN總線上傳輸?shù)牟罘?a target="_blank">信號(hào)，以及將總線上的差分信號(hào)轉(zhuǎn)換回?cái)?shù)字信號(hào)供微控制器處理。今天，我們就來詳細(xì)介紹一下德州儀器（TI）的TCAN1051-Q1系列CAN收發(fā)器。

文件下載：TCAN1051DRBTQ1.pdf

一、產(chǎn)品概述

TCAN1051-Q1系列包括TCAN1051-Q1、TCAN1051V-Q1、TCAN1051H-Q1、TCAN1051HV-Q1、TCAN1051G-Q1、TCAN1051GV-Q1、TCAN1051HG-Q1和TCAN1051HGV-Q1等型號(hào)。這些收發(fā)器均符合AEC Q100標(biāo)準(zhǔn)，適用于汽車應(yīng)用，工作溫度范圍為 -40°C至125°C。它們滿足ISO 11898-2:2016和ISO 11898-5:2007物理層標(biāo)準(zhǔn)，并且具備功能安全能力，提供相關(guān)文檔以輔助功能安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

二、產(chǎn)品特性

（一）電氣特性

1. 數(shù)據(jù)速率：所有設(shè)備支持經(jīng)典CAN和2 Mbps的CAN FD（靈活數(shù)據(jù)速率），帶有“G”后綴的型號(hào)支持5 Mbps的數(shù)據(jù)速率。這種高速數(shù)據(jù)傳輸能力使得該系列收發(fā)器能夠滿足現(xiàn)代汽車電子系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速度的要求。
2. 傳播延遲：具有短而對(duì)稱的傳播延遲時(shí)間和快速的環(huán)路時(shí)間，有助于提高時(shí)序裕度，在負(fù)載較重的CAN網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)速率。例如，典型的環(huán)路延遲僅為110 ns。
3. EMC性能：支持SAE J2962-2和IEC 62228-3（高達(dá)500 kbps）標(biāo)準(zhǔn)，無需使用共模扼流圈，這在一定程度上簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)，降低了成本。
4. I/O電壓范圍：支持3.3 V和5 V的微控制器，具有良好的兼容性。

（二）保護(hù)特性

1. ESD保護(hù)：IEC ESD保護(hù)高達(dá)±15 kV，能夠有效防止靜電對(duì)設(shè)備造成損壞。
2. 總線故障保護(hù)：非“H”變體的總線故障保護(hù)為±58 V，“H”變體為±70 V，增強(qiáng)了設(shè)備在惡劣環(huán)境下的可靠性。
3. 欠壓保護(hù)：僅“V”變體在(V{CC})和(V{IO})電源端子上具有欠壓保護(hù)功能，確保設(shè)備在電源電壓不穩(wěn)定時(shí)能夠正常工作。
4. 驅(qū)動(dòng)主導(dǎo)超時(shí)（TXD DTO）：數(shù)據(jù)速率可低至10 kbps，防止在硬件或軟件故障時(shí)TXD長時(shí)間保持主導(dǎo)狀態(tài)，避免阻塞網(wǎng)絡(luò)通信。
5. 熱關(guān)斷保護(hù)（TSD）：當(dāng)結(jié)溫超過熱關(guān)斷閾值時(shí)，設(shè)備會(huì)關(guān)閉CAN驅(qū)動(dòng)電路，保護(hù)設(shè)備免受過熱損壞。

（三）其他特性

1. 理想的無源行為：未供電時(shí)，總線和邏輯端子呈高阻抗?fàn)顟B(tài)，不會(huì)對(duì)總線造成負(fù)載，這對(duì)于部分節(jié)點(diǎn)未供電而其他節(jié)點(diǎn)仍在工作的網(wǎng)絡(luò)非常重要。
2. 無聲模式：也稱為監(jiān)聽模式，可通過S輸入端子進(jìn)行選擇，在該模式下，CAN驅(qū)動(dòng)被禁用，接收器仍可接收總線上的通信信息。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

（一）汽車和交通運(yùn)輸

該系列收發(fā)器適用于高度負(fù)載的CAN網(wǎng)絡(luò)，可用于汽車的各種電子系統(tǒng)，如發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元、車身電子系統(tǒng)、安全系統(tǒng)等。

（二）重型機(jī)械ISOBUS應(yīng)用

符合ISO 11783標(biāo)準(zhǔn)，可用于重型機(jī)械的通信和控制。

四、引腳配置和功能

TCAN1051-Q1系列收發(fā)器采用8引腳封裝，包括SOIC(8)和VSON(8)兩種封裝形式。不同型號(hào)的引腳功能略有差異，例如，帶有“V”后綴的型號(hào)在引腳5上具有(V_{IO})電源輸入，用于I/O電平轉(zhuǎn)換。

五、電氣參數(shù)

（一）絕對(duì)最大額定值

（二）ESD額定值

（三）推薦工作條件

六、設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

（一）電源供應(yīng)

該系列設(shè)備設(shè)計(jì)工作在(V{CC})輸入電源電壓范圍為4.5 V至5.5 V，部分設(shè)備的(V{IO})輸出電平轉(zhuǎn)換電源輸入范圍為3 V至5.5 V。兩個(gè)電源輸入都必須良好穩(wěn)壓，建議在CAN收發(fā)器的主(V{CC})電源輸出附近放置一個(gè)4.7 μF的大容量電容，并在設(shè)備的(V{CC})和(V_{IO})電源端子附近放置一個(gè)0.1 μF的旁路電容，以減少開關(guān)電源輸出的電壓紋波，補(bǔ)償PCB電源平面和走線的電阻和電感。

（二）布局設(shè)計(jì)

1. 保護(hù)和濾波電路：應(yīng)將保護(hù)和濾波電路盡可能靠近總線連接器，以防止瞬態(tài)、ESD和噪聲進(jìn)入電路板。例如，可以使用瞬態(tài)電壓抑制（TVS）二極管或壓敏電阻進(jìn)行保護(hù)，并在CANH和CANL線上放置可選的總線濾波電容。
2. 電源和接地平面：使用電源（(V_{CC})）和接地平面提供低電感路徑，因?yàn)楦哳l電流會(huì)遵循阻抗最小的路徑。
3. 旁路電容：旁路和大容量電容應(yīng)盡可能靠近收發(fā)器的電源端子，以減少電源噪聲。
4. 總線終端：ISO 11898標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定CAN總線應(yīng)使用120-Ω的終端電阻來防止信號(hào)反射?？梢圆捎脝坞娮杞K端或分裂終端，分裂終端可以改善總線的電磁發(fā)射行為。

七、總結(jié)

TCAN1051-Q1系列CAN收發(fā)器以其豐富的特性和良好的性能，為汽車和工業(yè)應(yīng)用提供了可靠的CAN總線通信解決方案。其高速數(shù)據(jù)傳輸能力、強(qiáng)大的保護(hù)特性以及靈活的引腳配置，使得工程師在設(shè)計(jì)CAN網(wǎng)絡(luò)時(shí)能夠更加輕松地滿足各種應(yīng)用需求。在實(shí)際應(yīng)用中，合理的電源供應(yīng)和布局設(shè)計(jì)對(duì)于發(fā)揮該系列收發(fā)器的性能至關(guān)重要。希望通過本文的介紹，能夠幫助電子工程師更好地了解和使用TCAN1051-Q1系列CAN收發(fā)器。

你在使用TCAN1051-Q1系列收發(fā)器時(shí)遇到過哪些問題？或者對(duì)于CAN總線設(shè)計(jì)有什么獨(dú)特的見解？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。