TCAN1042-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）總線是車輛內(nèi)部通信的關(guān)鍵技術(shù)。今天，我們要深入探討的是德州儀器（TI）的TCAN1042-Q1系列CAN收發(fā)器，它為汽車和其他高要求應(yīng)用提供了可靠的解決方案。

文件下載：TCAN1042HGVDRQ1.pdf

一、概述

TCAN1042-Q1系列包括TCAN1042-Q1、TCAN1042V-Q1等多種型號(hào)，這些收發(fā)器符合ISO11898-2（2016）高速CAN物理層標(biāo)準(zhǔn)，適用于CAN FD網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)速率最高可達(dá)2 Mbps，帶有“G”后綴的型號(hào)更是支持高達(dá)5 Mbps的數(shù)據(jù)速率。該系列產(chǎn)品專為汽車應(yīng)用設(shè)計(jì)，滿足AEC-Q100（1級(jí)）標(biāo)準(zhǔn)，具備出色的電磁兼容性（EMC）和多種保護(hù)功能，能有效增強(qiáng)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的魯棒性。

二、產(chǎn)品特性

2.1 高速與兼容性

• CAN FD支持：所有設(shè)備支持經(jīng)典CAN和2 Mbps的CAN FD，“G”選項(xiàng)支持5 Mbps，滿足不同應(yīng)用對(duì)數(shù)據(jù)速率的需求。
• MCU兼容性：I/O電壓范圍支持3.3 V和5 V的微控制器（MCU），方便與各種MCU集成。

2.2 出色的EMC性能

該系列產(chǎn)品支持SAE J2962-2和IEC 62228-3（高達(dá)500 kbps）標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)需共模扼流圈，減少了外部元件的使用，降低了成本和電路板空間。

2.3 多種保護(hù)功能

• ESD保護(hù)：提供高達(dá)±15 kV的IEC ESD保護(hù)，有效防止靜電對(duì)設(shè)備的損害。
• 總線故障保護(hù)：非“H”變體提供±58 V的總線故障保護(hù)，“H”變體則達(dá)到±70 V，增強(qiáng)了設(shè)備在惡劣環(huán)境下的可靠性。
• 欠壓保護(hù)：“V”變體在(V{CC})和(V{IO})電源端子提供欠壓保護(hù)，確保設(shè)備在電壓不穩(wěn)定時(shí)的正常運(yùn)行。
• 驅(qū)動(dòng)主導(dǎo)超時(shí)（TXD DTO）：防止在硬件或軟件故障時(shí)，TXD長(zhǎng)時(shí)間保持主導(dǎo)狀態(tài)而阻塞網(wǎng)絡(luò)通信，最低數(shù)據(jù)速率可達(dá)10 kbps。
• 熱關(guān)斷保護(hù)（TSD）：當(dāng)設(shè)備結(jié)溫超過(guò)熱關(guān)斷閾值時(shí)，關(guān)閉CAN驅(qū)動(dòng)電路，保護(hù)設(shè)備免受過(guò)熱損壞。

2.4 低功耗與理想的無(wú)源特性

• 低功耗待機(jī)模式：具有遠(yuǎn)程喚醒請(qǐng)求功能，可在不使用時(shí)降低功耗，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。
• 理想的無(wú)源行為：未供電時(shí)，總線和邏輯端子呈高阻抗?fàn)顟B(tài)，對(duì)CAN總線無(wú)負(fù)載，不影響其他節(jié)點(diǎn)的正常運(yùn)行。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

3.1 汽車和交通運(yùn)輸

適用于高度負(fù)載的CAN網(wǎng)絡(luò)，如汽車中的動(dòng)力系統(tǒng)、車身電子、安全系統(tǒng)等。同時(shí)，也可用于重型機(jī)械的ISOBUS應(yīng)用（ISO 11783）和SAE J2284高速CAN應(yīng)用。

3.2 其他領(lǐng)域

滿足GMW3122雙線CAN物理層要求，以及SAE J2962、GIFT/ICT、ISO16845等標(biāo)準(zhǔn)，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、航空航天等領(lǐng)域。

四、設(shè)備信息

4.1 封裝形式

提供SOIC(8)和無(wú)引腳VSON(8)（3.0 mm x 3.0 mm）兩種封裝形式，VSON(8)封裝具有更好的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)（AOI）能力。

4.2 引腳配置

不同型號(hào)的引腳功能有所差異，如帶有“V”后綴的型號(hào)，第5引腳為(V_{IO})，用于I/O電平轉(zhuǎn)換；而不帶“V”后綴的型號(hào)，第5引腳為NC（無(wú)連接）。

五、電氣特性

5.1 絕對(duì)最大額定值

規(guī)定了設(shè)備在各種條件下的最大電壓、電流和溫度范圍，如(V_{CC})的范圍為 -0.3 V至7 V，CAN總線I/O電壓范圍根據(jù)不同型號(hào)有所不同，非“H”變體為 -58 V至58 V，“H”變體為 -70 V至70 V。

5.2 ESD評(píng)級(jí)

提供多種ESD測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)下的評(píng)級(jí)，如人體模型（HBM）分類等級(jí)為3A（所有引腳±6000 V），CANH和CANL相對(duì)于GND的HBM分類等級(jí)為3B（±16000 V），帶電設(shè)備模型（CDM）分類等級(jí)為C6（±1500 V）等。

5.3 推薦工作條件

建議(V{CC})的范圍為4.5 V至5.5 V，(V{IO})的范圍為3 V至5.5 V，以確保設(shè)備的正常運(yùn)行。

5.4 熱信息

給出了不同封裝形式下的熱阻參數(shù)，如D（SOIC）8引腳封裝的結(jié)到空氣熱阻為105.8 °C/W，DRB（VSON）8引腳封裝的結(jié)到空氣熱阻為48.3 °C/W，幫助工程師進(jìn)行散熱設(shè)計(jì)。

5.5 功率評(píng)級(jí)

根據(jù)不同的測(cè)試條件，給出了設(shè)備的平均功耗，如在典型CAN工作條件下，平均功耗為52 mW；在高負(fù)載CAN工作條件下，平均功耗為124 mW。

六、功能模式

6.1 正常模式

將STB端子設(shè)置為低電平，CAN驅(qū)動(dòng)和接收器完全工作，實(shí)現(xiàn)CAN通信的雙向傳輸。

6.2 待機(jī)模式

將STB端子設(shè)置為高電平，進(jìn)入低功耗待機(jī)模式。此時(shí)，總線發(fā)送器不發(fā)送數(shù)據(jù)，正常模式接收器不接收數(shù)據(jù)，只有低功耗接收器監(jiān)測(cè)總線活動(dòng)。當(dāng)檢測(cè)到有效的喚醒模式（WUP）時(shí)，RXD輸出低電平，通知主機(jī)微控制器總線活動(dòng)，設(shè)備可返回正常運(yùn)行。

七、設(shè)計(jì)建議

7.1 電源供應(yīng)

建議使用穩(wěn)定的電源，(V{CC})輸入電壓范圍為4.5 V至5.5 V，(V{IO})輸入電壓范圍為3 V至5.5 V。在CAN收發(fā)器的(V{CC})和(V{IO})電源端子附近分別放置4.7 μF的大容量電容和0.1 μF的旁路電容，以減少電源電壓紋波。

7.2 布局設(shè)計(jì)

• 保護(hù)和濾波電路：將保護(hù)和濾波電路靠近總線連接器放置，防止瞬態(tài)、ESD和噪聲進(jìn)入電路板。可使用瞬態(tài)電壓抑制（TVS）二極管和總線濾波電容，必要時(shí)可在CANH和CANL線上放置共模扼流圈。
• 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，高頻電流會(huì)選擇阻抗最小的路徑。
• 電容放置：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。
• 總線終端：采用120 Ω的電阻對(duì)總線兩端進(jìn)行終端匹配，防止信號(hào)反射?？墒褂梅至呀K端（split termination）來(lái)改善總線的電磁發(fā)射性能。

八、總結(jié)

TCAN1042-Q1系列CAN收發(fā)器憑借其高速、可靠、低功耗和多種保護(hù)功能，成為汽車和其他高要求應(yīng)用的理想選擇。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，工程師應(yīng)根據(jù)具體應(yīng)用需求，合理選擇型號(hào)和封裝形式，并遵循電源供應(yīng)和布局設(shè)計(jì)建議，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。你在使用CAN收發(fā)器時(shí)遇到過(guò)哪些問(wèn)題？又是如何解決的呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)。