TCAN6062-Q1：汽車類CAN XL收發(fā)器的卓越之選

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)于實(shí)現(xiàn)車輛各系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸和協(xié)同工作起著至關(guān)重要的作用。隨著汽車技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)CAN總線的性能和功能提出了更高的要求。TI推出的TCAN6062-Q1汽車類CAN XL收發(fā)器，以其出色的特性和功能，為汽車電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來了新的解決方案。

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一、特性亮點(diǎn)

1. 標(biāo)準(zhǔn)與兼容性

TCAN6062-Q1符合面向汽車應(yīng)用的AEC Q100標(biāo)準(zhǔn)，這意味著它經(jīng)過了嚴(yán)格的汽車級(jí)認(rèn)證，能夠在惡劣的汽車環(huán)境中穩(wěn)定可靠地工作。同時(shí)，它符合ISO 11898-2:2024附件A的要求，支持具有SIC模式和FAST模式的HS-PMA (CAN XL)，不僅向后兼容經(jīng)典CAN應(yīng)用，還能支持高達(dá)8Mbps的CAN FD網(wǎng)絡(luò)，為不同需求的汽車電子系統(tǒng)提供了廣泛的兼容性。

2. 高速傳輸與信號(hào)改善

在FAST模式下，該收發(fā)器支持高達(dá)20Mbps的信號(hào)傳輸速率，在SIC模式下支持高達(dá)8Mbps的信號(hào)傳輸速率，能夠滿足汽車電子系統(tǒng)對(duì)高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?。其FAST TX模式和FAST RX模式支持CAN XL數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸，通過減少?gòu)?fù)雜拓?fù)渲械恼疋?，積極改善總線信號(hào)，提高了信號(hào)的穩(wěn)定性和可靠性。特別是信號(hào)改善功能（SIC），通過最大限度地減少信號(hào)振鈴，提高了復(fù)雜星形拓?fù)渲锌蓪?shí)現(xiàn)的更大數(shù)據(jù)速率，有效解決了CAN網(wǎng)絡(luò)中因節(jié)點(diǎn)充當(dāng)樁線而導(dǎo)致的阻抗不匹配問題。

3. 功能安全與保護(hù)特性

TCAN6062-Q1是功能安全型器件，在器件發(fā)布時(shí)將提供相關(guān)文檔來協(xié)助進(jìn)行功能安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)。它具備多種保護(hù)特性，如總線引腳上的IEC ESD保護(hù)、總線故障保護(hù)（±58V）、$V{CC}$和$V{IO}$電源終端的欠壓保護(hù)、TXD顯性超時(shí)（TXD DTO）以及熱關(guān)斷保護(hù)（TSD）等，能夠有效保護(hù)器件和整個(gè)系統(tǒng)免受各種異常情況的影響，提高了系統(tǒng)的安全性和可靠性。

4. 低功耗與靈活模式

該收發(fā)器支持低功耗待機(jī)模式，允許通過CAN總線（符合ISO 11898-2:2024附件A定義的喚醒模式（WUP））實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程喚醒。在待機(jī)模式下，CAN驅(qū)動(dòng)器和主接收器處于關(guān)閉狀態(tài)，僅啟用低功耗接收器和總線監(jiān)視電路，可顯著降低系統(tǒng)功耗。同時(shí)，它還支持正常模式，包括SIC、FAST TX、FAST RX等子模式，可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求靈活切換。

5. 封裝優(yōu)勢(shì)

采用SOIC (8) 和無引線3mm x 3mm VSON (8) 封裝，具有可潤(rùn)濕側(cè)翼并提供改善的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)（AOI）功能，方便生產(chǎn)制造和檢測(cè)，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

二、引腳配置與功能

TCAN6062-Q1的引腳配置清晰合理，各引腳具有明確的功能。TXD引腳用于CAN發(fā)送數(shù)據(jù)輸入，以$V{IO}$為基準(zhǔn)（對(duì)于無$V{IO}$的器件則以$V{CC}$為基準(zhǔn)），在SIC模式下控制SIC發(fā)送器的狀態(tài)，還可用于控制FAST TX發(fā)送器和FAST RX接收器的運(yùn)行；GND引腳為收發(fā)器的接地引腳，必須連接到PCB接地端；$V{CC}$引腳為CAN收發(fā)器提供5V電源；RXD引腳為CAN接收數(shù)據(jù)輸出，斷電時(shí)三態(tài)，對(duì)于TCAN6062-Q1以$V{CC}$為基準(zhǔn)，對(duì)于TCAN6062V-Q1則以$V{IO}$為基準(zhǔn)；$V_{IO}$引腳（僅適用于TCAN6062V-Q1）提供數(shù)字I/O電壓以匹配CAN控制器電壓，支持從1.7V至5.5V的電壓范圍；CANH和CANL引腳為CAN高電平和CAN低電平差分總線引腳，連接到CAN收發(fā)器和低電壓WUP CAN接收器；STB引腳為待機(jī)模式控制輸入，集成上拉電阻，可將器件置于待機(jī)模式。

三、規(guī)格參數(shù)

1. 絕對(duì)最大額定值

規(guī)定了器件在各種情況下能夠承受的最大電壓、電流和溫度等參數(shù)，如$V{CC}$電源電壓范圍為 -0.3V至6V，$V{IO}$電源電壓范圍為 -0.3V至6V，CANH和CANL上的CAN總線I/O電壓范圍以接地為基準(zhǔn)為 -58V至58V等。超出這些絕對(duì)最大額定值運(yùn)行可能會(huì)對(duì)器件造成永久損壞。

2. ESD等級(jí)

所有引腳的HBM分類等級(jí)為3A（±4000V），全局引腳CANH和CANL（相對(duì)于GND）的HBM分類等級(jí)為3B（±10000V），充電器件模型（CDM）分類等級(jí)為C5（±750V），表明該器件具有良好的靜電放電防護(hù)能力。

3. 建議運(yùn)行條件

明確了器件正常運(yùn)行時(shí)的電壓、電流和溫度等條件，如$V{CC}$電源電壓建議范圍為4.75V至5.25V，$V{IO}$電源電壓建議范圍為1.71V至5.5V，結(jié)溫范圍為 -40°C至150°C等。在這些建議條件下運(yùn)行，器件能夠發(fā)揮最佳性能。

4. 熱特性

給出了結(jié)至環(huán)境熱阻、結(jié)至外殼（頂部）熱阻、結(jié)至電路板熱阻等熱特性參數(shù)，有助于工程師在設(shè)計(jì)散熱方案時(shí)進(jìn)行參考，確保器件在正常工作溫度范圍內(nèi)運(yùn)行。

5. 電源特性

詳細(xì)列出了不同模式下的電源電流參數(shù)，如SIC模式下的電源電流在顯性和隱性狀態(tài)下的典型值和最大值，以及待機(jī)模式下的電源電流等，為電源設(shè)計(jì)提供了重要依據(jù)。

6. 電氣特性

包括驅(qū)動(dòng)器和接收器在不同模式下的輸出電壓、輸入電阻、差分輸出電壓等電氣參數(shù)，這些參數(shù)對(duì)于保證器件的電氣性能和信號(hào)質(zhì)量至關(guān)重要。

7. 開關(guān)特性

規(guī)定了器件在不同模式之間切換的時(shí)間參數(shù)，如PWM檢測(cè)時(shí)間、PWM符號(hào)接受長(zhǎng)度、模式預(yù)選擇時(shí)間等，確保了器件在不同工作模式之間的快速、穩(wěn)定切換。

四、詳細(xì)說明

1. 信號(hào)改善功能

SIC功能通過減少信號(hào)振鈴，提高了復(fù)雜星形拓?fù)渲锌蓪?shí)現(xiàn)的更大數(shù)據(jù)速率。在常規(guī)CAN FD收發(fā)器中，顯性到隱性邊沿容易出現(xiàn)振鈴問題，而TCAN6062-Q1使用基于TX的SIC解決此問題，繼續(xù)驅(qū)動(dòng)總線呈現(xiàn)隱性，直至$t_{ACT_REC_end}$，減少反射，使采樣點(diǎn)處的隱性位更干凈。

2. CAN XL和FAST模式

CAN XL通過在CAN幀的數(shù)據(jù)階段將驅(qū)動(dòng)器切換到推挽驅(qū)動(dòng)器架構(gòu)，利用仲裁階段結(jié)束后無多個(gè)器件爭(zhēng)用驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)速率。FAST TX模式驅(qū)動(dòng)器有兩種強(qiáng)驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，而SIC模式驅(qū)動(dòng)器只有一種強(qiáng)顯性驅(qū)動(dòng)狀態(tài)。為了使收發(fā)器將驅(qū)動(dòng)狀態(tài)更改為FAST TX模式，CAN XL控制器在TXD引腳上驅(qū)動(dòng)PWM信號(hào)，根據(jù)PWM信號(hào)的占空比輸出Level_0或Level_1狀態(tài)。同時(shí)，CAN XL FAST模式使用的差分邏輯閾值與CAN FD和CAN SIC收發(fā)器不同，需要一個(gè)額外的FAST模式接收器來解碼FAST TX模式驅(qū)動(dòng)狀態(tài)。

3. 特性說明

對(duì)各引腳的功能進(jìn)行了詳細(xì)解釋，如TXD引腳不僅控制SIC發(fā)送器的狀態(tài)，還用于控制FAST TX發(fā)送器和FAST RX接收器的運(yùn)行；對(duì)CAN總線的不同狀態(tài)（隱性、顯性、level_0、level_1等）進(jìn)行了定義和說明，以及如何通過TXD引腳的PWM信號(hào)實(shí)現(xiàn)模式切換等。

4. 器件功能模式

主要包括正常模式和待機(jī)模式。正常模式下，CAN通信為雙向，驅(qū)動(dòng)器和接收器可根據(jù)TXD上是否存在PWM輸入在SIC模式和FAST模式之間切換；待機(jī)模式為低功耗模式，CAN驅(qū)動(dòng)器和主接收器關(guān)閉，啟用低功耗接收器和總線監(jiān)視電路，可通過CAN總線發(fā)出RXD喚醒請(qǐng)求。

五、應(yīng)用和實(shí)施

1. 典型應(yīng)用

TCAN6062-Q1通常用于具有主機(jī)微處理器（包括負(fù)責(zé)CAN協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層的CAN控制器）的應(yīng)用。為了實(shí)現(xiàn)CAN XL，CAN控制器需要支持CAN XL標(biāo)準(zhǔn)，能夠生成將TCAN6062-Q1切換到FAST TX和FAST RX模式所需的PWM信號(hào)。同時(shí)，它也可與支持經(jīng)典CAN或CAN FD的CAN控制器一起使用。

2. 系統(tǒng)示例

給出了使用5V I/O連接和1.8V、2.5V、3.3V IO連接的典型收發(fā)器應(yīng)用示例，展示了總線終端的連接方式，為工程師進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了參考。

3. 電源相關(guān)建議

建議器件收發(fā)器在4.75V至5.25V的$V{CC}$主輸入電源電壓范圍內(nèi)運(yùn)行，TCAN6062V-Q1的$V{IO}$電源輸入設(shè)計(jì)電壓范圍為1.71V至5.5V，且兩個(gè)電源輸入必須經(jīng)過良好調(diào)節(jié)。同時(shí)，應(yīng)在CAN收發(fā)器的主$V{CC}$和$V{IO}$電源引腳附近放置去耦電容。

4. 布局

布局時(shí)應(yīng)將保護(hù)和濾波電路放置于盡可能靠近總線連接器的位置，以防止瞬變、ESD和噪聲傳播到電路板。去耦電容應(yīng)盡可能靠近收發(fā)器的電源引腳$V{CC}$和$V{IO}$放置，當(dāng)旁路電容和保護(hù)器件連接電源和地時(shí)，應(yīng)至少使用兩個(gè)過孔以減少布線電感和過孔電感。

六、總結(jié)

TCAN6062-Q1汽車類CAN XL收發(fā)器以其高速傳輸、信號(hào)改善、功能安全、低功耗等特性，以及清晰合理的引腳配置和豐富詳細(xì)的規(guī)格參數(shù)，為汽車電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)大的支持。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師可以根據(jù)具體需求，合理選擇器件的工作模式和配置，同時(shí)注意電源設(shè)計(jì)和布局等方面的要求，以充分發(fā)揮該器件的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)高性能、高可靠性的汽車電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)。大家在使用過程中遇到過哪些問題呢？歡迎一起討論交流。