TCAN6062-Q1和TCAN6062V-Q1：汽車類CAN XL收發(fā)器的技術剖析與應用指南

在汽車電子領域，CAN（Controller Area Network）總線作為一種重要的通信協(xié)議，廣泛應用于各種汽車系統(tǒng)中。隨著汽車技術的不斷發(fā)展，對CAN總線的性能和功能提出了更高的要求。TCAN6062-Q1和TCAN6062V-Q1作為具有待機模式的汽車類CAN XL收發(fā)器，為汽車電子系統(tǒng)的設計提供了強大的支持。本文將對這兩款收發(fā)器的特性、規(guī)格、詳細說明以及應用實施等方面進行深入剖析，為電子工程師在設計相關系統(tǒng)時提供參考。

文件下載：tcan6062v-q1.pdf

特性亮點

標準合規(guī)與功能安全

這兩款收發(fā)器符合面向汽車應用的AEC Q100標準，同時滿足ISO 11898 - 2:2024附件A的要求，具有SIC模式和FAST模式的HS - PMA (CAN XL)功能。并且它們是功能安全型器件，在器件發(fā)布時將提供相關文檔來協(xié)助進行功能安全系統(tǒng)設計，這為汽車電子系統(tǒng)的可靠性和安全性提供了堅實的保障。

高速信號傳輸

在FAST模式下，支持高達20Mbps的信號傳輸速率；在SIC模式下，支持高達8Mbps的信號傳輸速率。FAST TX模式和FAST RX模式支持CAN XL數據信號傳輸，通過減少復雜拓撲中的振鈴，積極改善總線信號，為高速數據傳輸提供了穩(wěn)定的基礎。

寬電壓范圍與多種保護特性

$V{IO}$電平轉換支持1.71V至5.5V的電壓范圍，支持12V和24V電池應用。接收器共模輸入電壓為±12V，在總線引腳上提供IEC ESD保護，具備總線故障保護（±58V）、$V{CC}$和$V_{IO}$電源終端的欠壓保護、TXD顯性超時（TXD DTO）以及熱關斷保護（TSD）等多種保護特性，確保了器件在復雜環(huán)境下的穩(wěn)定運行。

低功耗與靈活工作模式

支持正常模式（SIC、FAST TX、FAST RX）和低功耗待機模式，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，在總線和RXD輸出上可實現上電/斷電無干擾運行，并且定義了浮動邏輯引腳和電源欠壓情況下的器件行為，有效降低了系統(tǒng)功耗，提高了系統(tǒng)的靈活性。

引腳配置與功能

通過合理配置這些引腳，可以實現收發(fā)器與其他設備的有效連接和通信。

規(guī)格參數

絕對最大額定值

$V{CC}$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為 - 58V至58V等。超出這些絕對最大額定值運行可能會對器件造成永久損壞，因此在設計時需要嚴格遵守。

ESD等級

所有引腳的HBM分類等級為3A（±4000V），全局引腳CANH和CANL（相對于GND）的HBM分類等級為3B（±10000V），所有引腳的CDM分類等級為C5（±750V），表明該器件具有較強的抗靜電能力。

建議運行條件

$V{CC}$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等，在這些建議運行條件下，器件能夠更好地發(fā)揮性能。

熱特性與電源特性

結至環(huán)境熱阻、結至外殼熱阻等熱特性參數，以及電源電流在不同模式下的典型值和最大值等電源特性參數，為工程師在進行熱設計和電源設計時提供了重要依據。

詳細說明

信號改善功能（SIC）

SIC功能通過最大限度地減少信號振鈴來提高復雜星形拓撲中可實現的更大數據速率。在CAN網絡中，由于節(jié)點充當樁線導致各點的阻抗不匹配，進而引起反射，產生信號振鈴。TCAN6062 - Q1使用基于TX的SIC解決此問題，繼續(xù)驅動總線呈現隱性，直至$t_{ACT_REC_end}$，減少反射，使采樣點處的隱性位更干凈。

CAN XL和FAST模式

CAN XL向CAN收發(fā)器引入了額外的驅動狀態(tài)，在CAN幀的數據階段使用。FAST TX模式驅動器有兩種強驅動的驅動狀態(tài)，而SIC模式驅動器只有一種強顯性驅動狀態(tài)，允許在數據階段使用更高的數據速率。為了使收發(fā)器將驅動狀態(tài)更改為FAST TX模式，CAN XL控制器在TXD引腳上驅動PWM信號，根據PWM信號的占空比輸出Level_0或Level_1狀態(tài)。同時，需要一個額外的FAST模式接收器來解碼FAST TX模式驅動狀態(tài)，接收CAN XL控制器在TXD上驅動PWM信號來實現模式切換。

器件功能模式

正常模式

在此模式下，CAN通信為雙向，驅動器和接收器可以根據TXD上是否存在PWM輸入，在SIC模式和FAST模式之間切換。在SIC模式下，驅動器將TXD輸入端的數字信號轉換為CANH和CANL總線引腳上的差分輸出；在FAST TX模式下，驅動器將TXD輸入端的PWM信號轉換為CANH和CANL總線引腳上的差分輸出；在FAST RX模式下，驅動器對總線保持高阻抗，接收器根據FAST模式輸入閾值進行信號轉換。

待機模式

這是器件的低功耗模式，CAN驅動器和主接收器處于關閉狀態(tài)，啟用低功耗接收器和總線監(jiān)視電路，以允許通過CAN總線發(fā)出RXD喚醒請求。喚醒請求會輸出到RXD，本地CAN協(xié)議控制器應監(jiān)視RXD是否發(fā)生轉換，如果有，則通過將STB引腳拉至低電平來重新激活器件使其進入正常模式。

應用和實施

典型應用

TCAN6062 - Q1通常用于具有主機微處理器（包括負責CAN協(xié)議數據鏈路層的CAN控制器）的應用。為了使系統(tǒng)實現CAN XL，CAN控制器需要支持CAN XL，能夠在發(fā)送和接收CAN XL幀時生成將TCAN6062 - Q1切換到FAST TX和FAST RX模式所需的PWM信號。同時，它也可以與支持經典CAN（CAN CC）或采用靈活數據速率（CAN FD）的CAN控制器一起使用。

設計要求

CAN終端

總線末端可以采用單個120Ω電阻進行端接，也可以采用分裂端接方式，通過濾除差分信號線路上可能存在的高頻共模噪聲，改善網絡的電磁發(fā)射行為。

總線負載能力、長度和節(jié)點數

典型CAN應用的最大總線長度可能為40米，最大樁線長度可能為0.3米，但如果設計得當，可以獲得更長的總線電纜長度、樁線長度和更多的節(jié)點。TCAN6062 - Q1系列可在低至45Ω時滿足1.5V要求，差分輸入阻抗至少為40kΩ，理論上在單個總線段上支持超過100個收發(fā)器，但實際的最大節(jié)點數通常需要考慮系統(tǒng)和電纜中的信號損失、寄生負載、時序、網絡失衡、接地偏移和信號完整性等問題。

電源相關建議

該器件收發(fā)器設計為在4.75V至5.25V的$V{CC}$主輸入電源電壓范圍內運行，TCAN6062V - Q1的$V{IO}$設計電壓范圍為1.71V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。

布局

布局指南

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。朝信號路徑的方向設計總線保護元件，不得將瞬態(tài)電流從信號路徑強行轉移至保護器件。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。

布局示例

文檔中提供了詳細的布局示例，展示了如何在CAN節(jié)點上實現分裂終端等，為工程師進行實際布局設計提供了參考。

綜上所述，TCAN6062 - Q1和TCAN6062V - Q1收發(fā)器憑借其豐富的特性、明確的引腳配置、詳細的規(guī)格參數以及靈活的應用實施方式，為汽車電子系統(tǒng)的CAN通信設計提供了可靠的解決方案。電子工程師在設計相關系統(tǒng)時，可以根據實際需求充分利用這些特性和優(yōu)勢，實現高性能、高可靠性的汽車電子系統(tǒng)。同時，在設計過程中需要嚴格遵守器件的規(guī)格要求，合理進行布局和電源設計，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。大家在實際應用中是否遇到過類似器件的使用問題呢？歡迎交流分享。