TCAN1472-Q1汽車級CAN FD收發(fā)器：特性、應用與設計要點

引言

在汽車電子領域，CAN FD（Controller Area Network with Flexible Data Rate）技術憑借其高數據傳輸速率和靈活性，成為了現代汽車通信網絡的重要組成部分。TCAN1472-Q1作為一款具有信號改善功能（SIC）、待機模式和故障保護功能的汽車級CAN FD收發(fā)器，為汽車電子系統(tǒng)的設計提供了可靠的解決方案。本文將深入介紹TCAN1472-Q1的特性、應用場景以及設計過程中的關鍵要點。

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一、TCAN1472-Q1的特性

1. 汽車級標準與功能安全

TCAN1472-Q1符合AEC Q100（1級）標準，滿足汽車應用的嚴格要求，并且是功能安全型器件，可提供用于功能安全系統(tǒng)設計的文檔，符合ISO 11898-2:2024標準的要求，包括附件A的CAN SIC規(guī)范。這使得它能夠在汽車復雜的電磁環(huán)境和惡劣的工作條件下穩(wěn)定運行，為汽車電子系統(tǒng)的安全性提供了保障。

2. 數據速率支持

該收發(fā)器支持傳統(tǒng)CAN和CAN FD（高達8Mbps），通過減少復雜拓撲中的振鈴，積極改善總線信號，并且向后兼容，可用于傳統(tǒng)CAN網絡。這意味著在升級現有CAN網絡時，無需對整個系統(tǒng)進行大規(guī)模改造，降低了升級成本和風險。

3. 電平轉換與工作模式

$V{IO}$電平轉換支持1.7V至5.5V工作模式，包括正常模式和支持遠程喚醒請求功能的低功耗待機模式。在待機模式下，只需要$V{IO}$電源，因此可以關閉$V_{CC}$以實現進一步的系統(tǒng)級節(jié)電。這種靈活的工作模式設計，使得TCAN1472-Q1能夠適應不同的應用場景和功耗要求。

4. 無源行為與熱插拔支持

未供電時，總線和邏輯終端處于高阻態(tài)，對運行總線或應用無負載，支持熱插拔，在總線和RXD輸出上可實現上電/斷電無干擾運行。同時，還定義了浮動邏輯引腳和電源欠壓情況下的器件行為，提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

5. 保護特性

總線引腳上提供IEC ESD保護，具備±58V CAN總線容錯能力，$V{CC}$和$V{IO}$（僅限V型號）電源終端具有欠壓保護，TXD顯性狀態(tài)超時（TXD DTO）和熱關斷保護（TSD）等功能。這些保護特性能夠有效防止器件在異常情況下?lián)p壞，延長器件的使用壽命。

6. 封裝形式

采用SOIC（8）、小型SOT - 23（8）和無引線VSON（8）封裝，具有可濕性側面，提高了自動光學檢測（AOI）能力，方便生產制造和質量檢測。

二、應用場景

1. 汽車網關

汽車網關負責不同CAN網絡之間的數據交換和協(xié)議轉換，TCAN1472-Q1的高數據速率和信號改善功能，能夠確保網關在處理大量數據時的高效性和穩(wěn)定性，實現不同子網之間的可靠通信。

2. 高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）

ADAS系統(tǒng)對數據傳輸的實時性和準確性要求極高，TCAN1472-Q1的高速數據傳輸能力和故障保護功能，能夠滿足ADAS系統(tǒng)中傳感器與控制器之間的通信需求，為車輛的安全駕駛提供保障。

3. 車身電子裝置和照明

在車身電子裝置和照明系統(tǒng)中，需要對多個節(jié)點進行控制和通信，TCAN1472-Q1的低功耗待機模式和熱插拔支持，能夠降低系統(tǒng)功耗，方便系統(tǒng)的安裝和維護。

4. 混合動力、電動和動力總成系統(tǒng)

這些系統(tǒng)對通信的可靠性和安全性要求嚴格，TCAN1472-Q1的功能安全特性和總線容錯能力，能夠確保在復雜的電氣環(huán)境下，動力總成系統(tǒng)的各個部件之間實現穩(wěn)定的通信。

5. 汽車信息娛樂系統(tǒng)與儀表組

汽車信息娛樂系統(tǒng)和儀表組需要實時顯示各種信息，TCAN1472-Q1的高速數據傳輸能力和電平轉換功能，能夠滿足系統(tǒng)與其他部件之間的通信需求，提供流暢的用戶體驗。

三、設計要點

1. 引腳配置與功能

TCAN1472-Q1具有8個引腳，每個引腳都有其特定的功能。例如，TXD是CAN發(fā)送數據輸入，集成上拉電阻；RXD是CAN接收數據輸出，斷電時三態(tài)；STB是待機模式控制輸入，集成上拉電阻等。在設計時，需要根據具體的應用場景，正確連接各個引腳，確保器件的正常工作。

2. 電源設計

TCAN1472-Q1收發(fā)器設計為在4.5V至5.5V的$V{CC}$主輸入電源電壓范圍內運行，TCAN1472V - Q1采用I/O電平轉換電源輸入$V{IO}$，設計電壓范圍為1.8V至5.5V。這兩個電源輸入必須經過良好調節(jié)，除旁路電容外，應將一個通常為100nF的去耦電容放置在CAN收發(fā)器的主$V{CC}$電源引腳和$V{IO}$電源引腳附近，以減少電源噪聲對器件的影響。

3. CAN總線端接

總線末端可以采用單個120Ω電阻進行端接，放在電纜上或端接節(jié)點中。如果總線的共模電壓需要進行濾波和穩(wěn)壓，則可以采用分裂終端。分裂終端通過濾除差分信號線路上可能存在的高頻共模噪聲來改善網絡的電磁輻射行為。在設計時，需要根據具體的應用場景和總線長度，選擇合適的端接方式。

4. 布局設計

將保護和濾波電路放置于盡可能靠近總線連接器J1的位置，以防止瞬變、ESD和噪聲傳播到電路板。去耦電容應盡可能靠近收發(fā)器的電源引腳$V{CC}$和$V{IO}$放置。當旁路電容和保護器件連接電源和地時，應至少使用兩個過孔以更大限度減少布線電感和過孔電感。同時，高頻電流會選擇阻抗最小的路徑，而非電阻最小的路徑，在布局時需要充分考慮這一點。

5. 喚醒功能設計

TCAN1472-Q1支持遠程喚醒請求，可讓主機微控制器了解總線已運行，節(jié)點應恢復正常運行。該器件使用ISO 11898 - 2:2024標準中的多重濾波顯性喚醒模式（WUP）來鑒定總線活動。在設計時，需要合理設置喚醒模式的參數，如$WK_FILTER$時間和$t_{WK_TIMEOUT}$，以防止噪聲和總線卡在顯性故障導致錯誤的喚醒請求，同時允許任何有效報文發(fā)起喚醒請求。

四、總結

TCAN1472-Q1汽車級CAN FD收發(fā)器憑借其豐富的特性和廣泛的應用場景，為汽車電子系統(tǒng)的設計提供了強大的支持。在設計過程中，電子工程師需要充分了解器件的特性和設計要點，合理進行引腳配置、電源設計、總線端接、布局設計和喚醒功能設計等，以確保系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性和性能。隨著汽車電子技術的不斷發(fā)展，TCAN1472-Q1有望在更多的汽車應用中發(fā)揮重要作用。

大家在使用TCAN1472-Q1進行設計時，是否遇到過一些特殊的問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經驗和見解。