TCAN1043xx-Q1汽車級(jí)低功耗故障保護(hù)CAN收發(fā)器：設(shè)計(jì)指南與應(yīng)用解析

在汽車電子領(lǐng)域，CAN（Controller Area Network）總線作為一種可靠的通信協(xié)議，廣泛應(yīng)用于各種汽車系統(tǒng)中。而CAN收發(fā)器則是實(shí)現(xiàn)CAN總線通信的關(guān)鍵組件之一。今天，我們就來詳細(xì)探討一下德州儀器（TI）的TCAN1043xx-Q1系列汽車級(jí)低功耗故障保護(hù)CAN收發(fā)器。

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1. 特性亮點(diǎn)

1.1 汽車級(jí)認(rèn)證與功能安全

TCAN1043xx-Q1符合AEC Q100標(biāo)準(zhǔn)，溫度等級(jí)1涵蓋了 -55°C至125°C的寬溫度范圍，這使得它能夠在各種惡劣的汽車環(huán)境中穩(wěn)定工作。同時(shí)，器件的HBM分級(jí)等級(jí)達(dá)到±16kV，CDM分級(jí)等級(jí)為±1500V，具備出色的靜電放電保護(hù)能力。更重要的是，它還提供用于功能安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)的文檔，滿足汽車行業(yè)對(duì)功能安全的嚴(yán)格要求。

1.2 高速通信支持

該系列器件符合ISO 11898 - 2 (2016)標(biāo)準(zhǔn)，所有型號(hào)均支持經(jīng)典CAN和2Mbps的CAN FD（靈活數(shù)據(jù)速率）。其中，“G”選項(xiàng)更是支持高達(dá)5Mbps的數(shù)據(jù)速率，能夠滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟆４送?，它具有較短的對(duì)稱傳播延遲時(shí)間和快速循環(huán)次數(shù)，增加了時(shí)序裕量，在有負(fù)載的CAN網(wǎng)絡(luò)中能夠?qū)崿F(xiàn)更快的數(shù)據(jù)速率。

1.3 多工作模式與低功耗設(shè)計(jì)

TCAN1043xx-Q1具有正常模式、待機(jī)模式和低功耗睡眠模式。在待機(jī)模式和睡眠模式下，通過INH輸出以及本地和遠(yuǎn)程喚醒請(qǐng)求功能，能夠有效降低功耗。未供電時(shí)，總線和邏輯終端處于高阻態(tài)，支持熱插拔，在總線和RXD輸出上可實(shí)現(xiàn)上電和斷電無干擾運(yùn)行。

1.4 強(qiáng)大的保護(hù)特性

總線終端具備IEC ESD保護(hù)（±8kV），總線故障保護(hù)方面，非H型號(hào)為±58V，H型號(hào)為±70V。同時(shí)，還具備電源終端欠壓保護(hù)、驅(qū)動(dòng)器顯性超時(shí)（TXD DTO）和熱關(guān)斷保護(hù)（TSD）等功能，確保器件在各種異常情況下的可靠性。

2. 應(yīng)用場(chǎng)景

TCAN1043xx-Q1適用于12V或24V系統(tǒng)應(yīng)用，在汽車和運(yùn)輸領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，如高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）、信息娛樂系統(tǒng)、儀表組以及車身電子裝置和照明等。這些應(yīng)用通常需要可靠的CAN總線通信，而TCAN1043xx-Q1的高性能和高可靠性正好滿足了這些需求。

3. 器件詳細(xì)解析

3.1 功能框圖

從功能框圖可以看出，TCAN1043xx-Q1集成了多個(gè)功能模塊，包括發(fā)送模塊、接收模塊、偏置單元、控制和模式邏輯等。各個(gè)模塊協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)了CAN總線的收發(fā)功能以及各種保護(hù)和診斷功能。

3.2 引腳配置與功能

該器件采用14引腳封裝，不同引腳具有不同的功能。例如，TXD為CAN發(fā)送數(shù)據(jù)輸入引腳，RXD為CAN接收數(shù)據(jù)輸出引腳，INH可用于控制系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)器等。詳細(xì)的引腳功能如下表所示：	PINS	NO	TYPE
TXD	1	Digital Input	CAN transmit data input (low for dominant and high for recessive bus states)
GND	2	GND	Ground connection
V CC	3	Supply	5V CAN bus supply voltage
RXD	4	Digital Output	CAN receive data output (low for dominant and high for recessive bus states), tri - state
V IO	5	Supply	I/O supply voltage
EN	6	Digital Input	Enable input for mode control, integrated pull down
INH	7	High Voltage Output	Can be used to control system voltage regulators
nFAULT	8	Digital Output	Fault output, inverted logic
WAKE	9	High Voltage Input	Wake input terminal, high voltage input
V SUP	10	Supply	Reverse - blocked battery supply input
NC	11	-	No connect (not internally connected)
CANL	12	Bus I/O	Low - level CAN bus input/output line
CANH	13	Bus I/O	High - level CAN bus input/output line
nSTB	14	Digital Input	Standby input for mode control, integrated pull down

3.3 電氣特性

在電氣特性方面，TCAN1043xx-Q1在推薦的工作條件下（TA = -55°C至125°C）表現(xiàn)出色。例如，在不同工作模式下，其電源電流有不同的取值范圍。在正常模式下，電源電流相對(duì)較大；而在待機(jī)模式和睡眠模式下，電源電流則顯著降低，體現(xiàn)了其低功耗的特性。

4. 應(yīng)用設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.1 電源設(shè)計(jì)

TCAN1043xx-Q1的VCC輸入電壓范圍為4.5V至5.5V，VIO輸入電壓范圍為2.8V至5.5V。為了確?？煽窟\(yùn)行，每個(gè)電源引腳應(yīng)使用100nF的陶瓷電容進(jìn)行去耦，且電容應(yīng)盡可能靠近電源引腳放置，以減少電源電壓紋波。

4.2 總線設(shè)計(jì)

CAN總線的設(shè)計(jì)需要考慮總線負(fù)載、長度和節(jié)點(diǎn)數(shù)量等因素。一般來說，典型的CAN應(yīng)用中，總線最大長度為40米，最大分支長度為0.3米。但通過精心設(shè)計(jì)，可以延長電纜長度和分支長度，并增加總線上的節(jié)點(diǎn)數(shù)量。同時(shí)，總線兩端應(yīng)使用120Ω的電阻進(jìn)行終端匹配，以防止信號(hào)反射。

4.3 布局設(shè)計(jì)

在PCB設(shè)計(jì)中，應(yīng)采用高頻布局技術(shù)。保護(hù)和濾波電路應(yīng)靠近總線連接器放置，以防止瞬態(tài)、ESD和噪聲進(jìn)入電路板。同時(shí)，應(yīng)使用電源和接地平面，以提供低電感路徑，并使用至少兩個(gè)過孔連接旁路電容和保護(hù)器件，以減少走線和過孔的電感。

5. 總結(jié)

TCAN1043xx-Q1系列汽車級(jí)低功耗故障保護(hù)CAN收發(fā)器以其出色的性能、豐富的功能和高可靠性，成為汽車電子領(lǐng)域CAN總線通信的理想選擇。在設(shè)計(jì)應(yīng)用時(shí)，我們需要充分考慮其特性和要求，合理進(jìn)行電源設(shè)計(jì)、總線設(shè)計(jì)和布局設(shè)計(jì)，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。你在使用CAN收發(fā)器的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。

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