深入剖析TCAN1043xx-Q1：汽車級低功耗故障保護CAN收發(fā)器

在汽車電子系統(tǒng)蓬勃發(fā)展的今天，CAN（Controller Area Network）總線作為一種可靠的通信協(xié)議，被廣泛應用于各種汽車和運輸系統(tǒng)中。而TCAN1043xx-Q1系列收發(fā)器，正是為滿足這些應用需求而設計的高性能器件。今天，我們就來深入了解一下這款汽車級低功耗故障保護CAN收發(fā)器。

文件下載：tcan1043-q1.pdf

一、特性亮點

1. 汽車級標準與功能安全

該系列產(chǎn)品符合AEC Q100汽車應用要求，溫度等級為1（(T_{A}=-55^{circ} C)至125°C），器件HBM分級等級達±16kV，CDM分級等級為±1500V。同時，它還具備功能安全型特性，可提供用于功能安全系統(tǒng)設計的文檔，為汽車電子系統(tǒng)的可靠性提供了堅實保障。

2. 協(xié)議支持與高速性能

所有器件均支持經(jīng)典CAN和2Mbps CAN FD（靈活數(shù)據(jù)速率），而“G”選項更是支持高達5Mbps的數(shù)據(jù)速率。此外，它具有較短的對稱傳播延遲時間和快速循環(huán)次數(shù)，能增加時序裕量，在有負載CAN網(wǎng)絡中實現(xiàn)更快的數(shù)據(jù)速率。

3. 工作模式與低功耗設計

支持正常模式、待機模式和低功耗睡眠模式。在待機和睡眠模式下，具有INH輸出以及本地和遠程喚醒請求功能。未供電時具有無源行為，總線和邏輯終端處于高阻態(tài)，支持熱插拔，可實現(xiàn)上電和斷電無干擾運行，有效降低了系統(tǒng)功耗。

4. EMC標準與保護特性

符合或超出EMC標準要求，如IEC 62228 - 3 – 2007和SAE J2962 - 2標準。具備多種保護特性，包括總線終端的IEC ESD保護（±8kV）、總線故障保護（±58V非H型號和±70V H型號）、電源終端欠壓保護、驅動器顯性超時（TXD DTO）和熱關斷保護（TSD）等，有效提高了器件的抗干擾能力和可靠性。

二、應用場景

TCAN1043xx-Q1適用于12V或24V系統(tǒng)應用，在汽車和運輸領域有著廣泛的應用，如高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）、信息娛樂系統(tǒng)、儀表組、車身電子裝置和照明等。

三、詳細說明

1. 接口功能

它滿足ISO 11898–2 (2016)高速控制器局域網(wǎng)（CAN）規(guī)范的物理層要求，提供CAN總線和CAN協(xié)議控制器之間的接口。通過INH輸出引腳，可選擇性地啟用節(jié)點上的各種電源，減少整個系統(tǒng)的電池電流消耗。

2. 喚醒機制

在總線上檢測到喚醒模式或通過WAKE輸入請求本地喚醒時，會通過驅動INH高電平的方式發(fā)起節(jié)點啟動。同時，它還包含內(nèi)部邏輯電平轉換功能，允許直接連接到3.3V或5V控制器。

3. 保護與診斷功能

該器件包含CAN總線短路檢測和電池連接檢測等保護和診斷功能，滿足IEC 62228 - 3和J2962 - 2的ESD和EMC要求，無需額外增加保護組件。

四、器件對比

從對比表中可以看出，不同型號的器件在總線故障保護和最大數(shù)據(jù)速率方面存在差異，工程師可以根據(jù)具體的應用需求進行選擇。

五、引腳配置與功能

六、規(guī)格參數(shù)

1. 絕對最大額定值

涵蓋了各種電源電壓、總線I/O電壓、邏輯輸入/輸出電壓等的最大范圍，如VSUP電池供電電壓范圍，標準版本為 - 0.3V至58V，H版本為 - 0.3V至70V。

2. ESD評級

包括人體模型（HBM）、帶電設備模型（CDM）和機器模型（MM）等不同測試條件下的ESD額定值，確保器件在靜電環(huán)境下的可靠性。

3. 推薦工作條件

給出了電池供電電壓、5V電源電壓、I/O電源電壓等的推薦范圍，以及邏輯終端輸出電流和工作溫度范圍等參數(shù)。

4. 熱信息

提供了不同封裝形式下的熱阻、表征參數(shù)等熱信息，有助于工程師進行散熱設計。

5. 電氣特性

詳細列出了在推薦工作條件下的各種電氣參數(shù)，如供電電流、總線輸出電壓、輸入閾值電壓等，為電路設計提供了重要依據(jù)。

6. 開關特性

包括驅動器和接收器的傳播延遲時間、脈沖上升/下降時間、顯性超時時間等開關特性參數(shù)，確保信號的準確傳輸。

七、應用信息

1. 典型應用

通常與主機微處理器或FPGA配合使用，應用中可采用單5V穩(wěn)壓器驅動VCC和VIO，也可使用獨立的5V和3.3V穩(wěn)壓器分別驅動。

2. 設計要求

在CAN網(wǎng)絡設計中，需要考慮總線負載、長度和節(jié)點數(shù)量等因素。TCAN1043xx-Q1系列理論上支持單個總線段上超過100個收發(fā)器，但實際應用中需考慮信號損失、寄生負載等因素，合理設計網(wǎng)絡。

3. 詳細設計程序

包括CAN終端設計，推薦使用與電纜特性阻抗相等的電阻進行終端匹配，采用“分裂終端”可改善電磁發(fā)射行為。同時，還需注意PCB布局，如放置保護和濾波電路、合理使用電源和接地平面、遵循高頻布局技術等。

八、總結

TCAN1043xx-Q1系列汽車級低功耗故障保護CAN收發(fā)器憑借其豐富的特性、廣泛的應用場景和詳細的設計指導，為汽車電子工程師提供了一個可靠的解決方案。在實際設計中，工程師需要根據(jù)具體需求選擇合適的型號，并充分考慮各種規(guī)格參數(shù)和設計要求，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。你在使用類似CAN收發(fā)器時遇到過哪些挑戰(zhàn)呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗。