TCAN1472-Q1汽車級CAN FD收發(fā)器：特性、應(yīng)用與設(shè)計要點

引言

在汽車電子領(lǐng)域，CAN FD（Controller Area Network with Flexible Data Rate）技術(shù)憑借其高數(shù)據(jù)傳輸速率和靈活性，成為了現(xiàn)代汽車通信網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。TCAN1472-Q1作為一款具有信號改善功能（SIC）、待機(jī)模式和故障保護(hù)功能的汽車級CAN FD收發(fā)器，為汽車電子系統(tǒng)的設(shè)計提供了可靠的解決方案。本文將深入介紹TCAN1472-Q1的特性、應(yīng)用場景以及設(shè)計過程中的關(guān)鍵要點。

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一、TCAN1472-Q1的特性

1. 汽車級標(biāo)準(zhǔn)與功能安全

TCAN1472-Q1符合AEC Q100（1級）標(biāo)準(zhǔn)，滿足汽車應(yīng)用的嚴(yán)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(shè)計的文檔，符合ISO 11898-2:2024標(biāo)準(zhǔn)的要求，包括附件A的CAN SIC規(guī)范。這使得它能夠在汽車復(fù)雜的電磁環(huán)境和惡劣的工作條件下穩(wěn)定運(yùn)行，為汽車電子系統(tǒng)的安全性提供了保障。

2. 數(shù)據(jù)速率支持

該收發(fā)器支持傳統(tǒng)CAN和CAN FD（高達(dá)8Mbps），通過減少復(fù)雜拓?fù)渲械恼疋彛e極改善總線信號，并且向后兼容，可用于傳統(tǒng)CAN網(wǎng)絡(luò)。這意味著在升級現(xiàn)有CAN網(wǎng)絡(luò)時，無需對整個系統(tǒng)進(jìn)行大規(guī)模改造，降低了升級成本和風(fēng)險。

3. 電平轉(zhuǎn)換與工作模式

$V{IO}$電平轉(zhuǎn)換支持1.7V至5.5V工作模式，包括正常模式和支持遠(yuǎn)程喚醒請求功能的低功耗待機(jī)模式。在待機(jī)模式下，只需要$V{IO}$電源，因此可以關(guān)閉$V_{CC}$以實現(xiàn)進(jìn)一步的系統(tǒng)級節(jié)電。這種靈活的工作模式設(shè)計，使得TCAN1472-Q1能夠適應(yīng)不同的應(yīng)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(yùn)行總線或應(yīng)用無負(fù)載，支持熱插拔，在總線和RXD輸出上可實現(xiàn)上電/斷電無干擾運(yùn)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(hù)特性

總線引腳上提供IEC ESD保護(hù)，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(hù)，TXD顯性狀態(tài)超時（TXD DTO）和熱關(guān)斷保護(hù)（TSD）等功能。這些保護(hù)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(cè)面，提高了自動光學(xué)檢測（AOI）能力，方便生產(chǎn)制造和質(zhì)量檢測。

二、應(yīng)用場景

1. 汽車網(wǎng)關(guān)

汽車網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)不同CAN網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)交換和協(xié)議轉(zhuǎn)換，TCAN1472-Q1的高數(shù)據(jù)速率和信號改善功能，能夠確保網(wǎng)關(guān)在處理大量數(shù)據(jù)時的高效性和穩(wěn)定性，實現(xiàn)不同子網(wǎng)之間的可靠通信。

2. 高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）

ADAS系統(tǒng)對數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性和準(zhǔn)確性要求極高，TCAN1472-Q1的高速數(shù)據(jù)傳輸能力和故障保護(hù)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(jìn)行控制和通信，TCAN1472-Q1的低功耗待機(jī)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(hù)。

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(yán)格，TCAN1472-Q1的功能安全特性和總線容錯能力，能夠確保在復(fù)雜的電氣環(huán)境下，動力總成系統(tǒng)的各個部件之間實現(xiàn)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(shù)據(jù)傳輸能力和電平轉(zhuǎn)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(shè)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(shù)據(jù)輸入，集成上拉電阻；RXD是CAN接收數(shù)據(jù)輸出，斷電時三態(tài)；STB是待機(jī)模式控制輸入，集成上拉電阻等。在設(shè)計時，需要根據(jù)具體的應(yīng)用場景，正確連接各個引腳，確保器件的正常工作。

2. 電源設(shè)計

TCAN1472-Q1收發(fā)器設(shè)計為在4.5V至5.5V的$V{CC}$主輸入電源電壓范圍內(nèi)運(yùn)行，TCAN1472V - Q1采用I/O電平轉(zhuǎn)換電源輸入$V{IO}$，設(shè)計電壓范圍為1.8V至5.5V。這兩個電源輸入必須經(jīng)過良好調(diào)節(jié)，除旁路電容外，應(yīng)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(jìn)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(jìn)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(wǎng)絡(luò)的電磁輻射行為。在設(shè)計時，需要根據(jù)具體的應(yīng)用場景和總線長度，選擇合適的端接方式。

4. 布局設(shè)計

將保護(hù)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(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，應(yīng)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(shè)計

TCAN1472-Q1支持遠(yuǎn)程喚醒請求，可讓主機(jī)微控制器了解總線已運(yùn)行，節(jié)點應(yīng)恢復(fù)正常運(yùn)行。該器件使用ISO 11898 - 2:2024標(biāo)準(zhǔn)中的多重濾波顯性喚醒模式（WUP）來鑒定總線活動。在設(shè)計時，需要合理設(shè)置喚醒模式的參數(shù)，如$WK_FILTER$時間和$t_{WK_TIMEOUT}$，以防止噪聲和總線卡在顯性故障導(dǎo)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(jié)

TCAN1472-Q1汽車級CAN FD收發(fā)器憑借其豐富的特性和廣泛的應(yīng)用場景，為汽車電子系統(tǒng)的設(shè)計提供了強(qiáng)大的支持。在設(shè)計過程中，電子工程師需要充分了解器件的特性和設(shè)計要點，合理進(jìn)行引腳配置、電源設(shè)計、總線端接、布局設(shè)計和喚醒功能設(shè)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(shù)的不斷發(fā)展，TCAN1472-Q1有望在更多的汽車應(yīng)用中發(fā)揮重要作用。

大家在使用TCAN1472-Q1進(jìn)行設(shè)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(jīng)驗和見解。