深入剖析TCAN3413/3414：高性能CAN FD收發(fā)器的卓越之選

在電子工程領(lǐng)域，CAN FD收發(fā)器作為關(guān)鍵組件，廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)和汽車系統(tǒng)中。今天，我們將深入探討TCAN3413和TCAN3414這兩款3.3V CAN FD收發(fā)器，它們具備待機(jī)模式和±58V總線關(guān)斷功能，為工程師們帶來了諸多優(yōu)勢。

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一、特性亮點(diǎn)

電源與成本優(yōu)勢

TCAN3413和TCAN3414采用3.3V單電源工作，無需使用5V穩(wěn)壓器，這不僅節(jié)省了BOM成本，還減小了PCB空間，對于追求高集成度和低成本的設(shè)計(jì)來說，無疑是一個(gè)巨大的優(yōu)勢。你是否在設(shè)計(jì)中也經(jīng)常面臨成本和空間的雙重壓力呢？

出色的EMC性能

這兩款收發(fā)器在同構(gòu)和異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中都能實(shí)現(xiàn)出色的EMC運(yùn)行，符合ISO 11898 - 2:2016物理層標(biāo)準(zhǔn)要求。這意味著它們能夠在復(fù)雜的電磁環(huán)境中穩(wěn)定工作，減少干擾，提高系統(tǒng)的可靠性。在實(shí)際應(yīng)用中，你是否遇到過因電磁干擾導(dǎo)致系統(tǒng)故障的問題呢？

支持多種數(shù)據(jù)速率

它們支持傳統(tǒng)CAN和經(jīng)優(yōu)化的CAN FD性能，數(shù)據(jù)速率可達(dá)2、5和8Mbps，具有較短的對稱傳播延遲時(shí)間，可增加時(shí)序裕量。這使得它們能夠滿足不同應(yīng)用場景對數(shù)據(jù)傳輸速率的要求，無論是低速數(shù)據(jù)傳輸還是高速數(shù)據(jù)通信，都能輕松應(yīng)對。

豐富的保護(hù)特性

具備總線故障保護(hù)（±58V）、IEC ESD保護(hù)（±10kV）、欠壓保護(hù)、TXD顯性超時(shí)（DTO）和熱關(guān)斷保護(hù)（TSD）等多種保護(hù)特性，能夠有效保護(hù)器件免受各種異常情況的損害，延長器件的使用壽命。在設(shè)計(jì)中，你是否充分考慮了這些保護(hù)措施呢？

多種工作模式

支持正常模式、支持遠(yuǎn)程喚醒請求功能的低功耗待機(jī)模式和超低功耗關(guān)斷模式（僅TCAN3414）。在不同的工作場景下，可以靈活選擇合適的工作模式，降低功耗，提高系統(tǒng)的能效比。你在實(shí)際應(yīng)用中，是否經(jīng)常需要根據(jù)不同的工作場景切換工作模式呢？

小型封裝

采用小型8引腳SOIC SOT - 23和無引線VSON - 8封裝，提高了自動(dòng)光學(xué)檢測（AOI）能力，方便進(jìn)行生產(chǎn)制造和測試。對于批量生產(chǎn)的項(xiàng)目來說，這是一個(gè)非常重要的特性。

二、應(yīng)用領(lǐng)域

工廠自動(dòng)化

在工廠自動(dòng)化系統(tǒng)中，需要可靠的數(shù)據(jù)通信來實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的協(xié)同工作。TCAN3413和TCAN3414的高性能和穩(wěn)定性，能夠滿足工廠自動(dòng)化系統(tǒng)對數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊螅_保生產(chǎn)過程的順利進(jìn)行。

電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施

電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施對通信的可靠性和安全性要求極高。這兩款收發(fā)器的保護(hù)特性和EMC性能，能夠有效應(yīng)對電網(wǎng)環(huán)境中的各種干擾和故障，保障電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

工業(yè)運(yùn)輸

工業(yè)運(yùn)輸領(lǐng)域需要實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)傳輸來監(jiān)控和控制運(yùn)輸設(shè)備。TCAN3413和TCAN3414的高速數(shù)據(jù)傳輸能力和低功耗特性，能夠滿足工業(yè)運(yùn)輸設(shè)備對通信的需求。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)器

電機(jī)驅(qū)動(dòng)器需要精確的控制和反饋，這就要求通信系統(tǒng)具有高可靠性和低延遲。這兩款收發(fā)器的短傳播延遲時(shí)間和穩(wěn)定的性能，能夠滿足電機(jī)驅(qū)動(dòng)器對通信的要求，實(shí)現(xiàn)精確的電機(jī)控制。

三、引腳配置與功能

引腳分布

該文檔詳細(xì)介紹了三種封裝（DDF、D、DRB）的引腳配置，從圖中可以清晰地看到各個(gè)引腳的位置和編號，為工程師進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)提供了直觀的參考。

引腳功能

各個(gè)引腳都有其特定的功能，例如TXD為CAN發(fā)送數(shù)據(jù)輸入，RXD為CAN接收數(shù)據(jù)輸出，STB用于模式控制，SHDN（僅TCAN3414）用于將設(shè)備置于超低功耗模式等。了解這些引腳的功能，對于正確使用和配置收發(fā)器至關(guān)重要。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，你是否對每個(gè)引腳的功能都進(jìn)行了深入的了解呢？

四、技術(shù)參數(shù)

絕對最大額定值

規(guī)定了器件在各種電氣參數(shù)下的最大承受范圍，如電源電壓、總線I/O電壓、邏輯引腳輸入電壓等。在設(shè)計(jì)過程中，必須確保器件的工作參數(shù)在這些額定值范圍內(nèi)，否則可能會(huì)導(dǎo)致器件損壞。你在設(shè)計(jì)時(shí)，是否會(huì)嚴(yán)格遵守這些額定值呢？

ESD額定值

給出了器件在不同靜電放電模型下的額定值，如人體模型（HBM）和帶電器件模型（CDM）。這表明器件具有較好的靜電防護(hù)能力，能夠在一定程度上避免因靜電放電而損壞。在實(shí)際應(yīng)用中，你是否會(huì)采取額外的靜電防護(hù)措施呢？

推薦工作條件

明確了器件在正常工作時(shí)的電源電壓、輸出電流、結(jié)溫等參數(shù)范圍。遵循這些推薦工作條件，能夠確保器件發(fā)揮最佳性能，延長使用壽命。你在設(shè)計(jì)電源和散熱系統(tǒng)時(shí)，是否會(huì)參考這些推薦條件呢？

熱特性

提供了不同封裝形式下的熱阻等熱特性參數(shù)，如結(jié)到環(huán)境熱阻、結(jié)到殼熱阻等。這對于進(jìn)行散熱設(shè)計(jì)非常重要，能夠幫助工程師合理選擇散熱方案，確保器件在高溫環(huán)境下也能正常工作。你在進(jìn)行散熱設(shè)計(jì)時(shí)，是否會(huì)充分考慮這些熱特性參數(shù)呢？

電氣特性

詳細(xì)描述了器件在正常工作模式和待機(jī)模式下的各種電氣參數(shù)，如輸出電壓、短路電流、輸入閾值電壓等。這些參數(shù)是評估器件性能的重要依據(jù)，工程師在設(shè)計(jì)電路時(shí)需要根據(jù)這些參數(shù)進(jìn)行合理的電路設(shè)計(jì)和參數(shù)匹配。在設(shè)計(jì)電路時(shí)，你是否會(huì)對這些電氣參數(shù)進(jìn)行仔細(xì)的分析和計(jì)算呢？

開關(guān)特性

包括總環(huán)路延遲、模式切換時(shí)間、喚醒濾波時(shí)間等參數(shù)，反映了器件在信號傳輸和模式切換方面的性能。這些參數(shù)對于實(shí)時(shí)性要求較高的應(yīng)用場景非常重要，能夠確保系統(tǒng)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成數(shù)據(jù)傳輸和模式切換。你在設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)系統(tǒng)時(shí)，是否會(huì)關(guān)注這些開關(guān)特性參數(shù)呢？

五、工作模式詳細(xì)解析

正常模式

在正常模式下，CAN驅(qū)動(dòng)和接收器完全正常工作，實(shí)現(xiàn)雙向CAN通信。CAN驅(qū)動(dòng)將TXD輸入的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為CANH和CANL總線上的差分輸出信號，接收器則將CANH和CANL上的差分信號轉(zhuǎn)換為RXD輸出的數(shù)字信號。這種模式適用于需要頻繁進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的場景。

待機(jī)模式

這是一種低功耗模式，CAN驅(qū)動(dòng)和主接收器關(guān)閉，雙向CAN通信不可行。但低功率接收器和總線監(jiān)控電路開啟，允許通過CAN總線進(jìn)行RXD喚醒請求。當(dāng)接收到有效的喚醒模式（WUP）時(shí)，設(shè)備會(huì)通過RXD引腳向微控制器發(fā)出信號，微控制器可以通過STB引腳將設(shè)備恢復(fù)到正常模式。在待機(jī)模式下，CAN總線引腳被弱拉至GND。這種模式適用于對功耗要求較高的應(yīng)用場景，如電池供電設(shè)備。

關(guān)機(jī)模式

僅TCAN3414支持關(guān)機(jī)模式，這是最低功耗狀態(tài)。所有內(nèi)部模塊（包括CAN驅(qū)動(dòng)、主接收器和低功耗喚醒接收器）都關(guān)閉，雙向CAN通信和通過CAN總線喚醒都不可行。CAN總線引腳被弱偏置到GND，RXD為高電平。這種模式適用于長時(shí)間不使用設(shè)備，需要最大限度降低功耗的場景。

六、應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)

CAN終端

在CAN總線的兩端可以使用單個(gè)120 - Ω電阻進(jìn)行終端匹配，也可以使用分裂終端（Split Termination）來過濾總線的共模電壓，提高網(wǎng)絡(luò)的電磁兼容性。在設(shè)計(jì)CAN網(wǎng)絡(luò)時(shí)，你會(huì)選擇哪種終端匹配方式呢？

總線負(fù)載、長度和節(jié)點(diǎn)數(shù)量

CAN網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)需要在數(shù)據(jù)速率、電纜長度和總線寄生負(fù)載等方面進(jìn)行權(quán)衡。TCAN341x系列理論上支持單個(gè)總線段上超過50個(gè)收發(fā)器，但實(shí)際應(yīng)用中，由于信號損失、寄生負(fù)載、時(shí)序等因素的影響，節(jié)點(diǎn)數(shù)量通常會(huì)低于理論值。通過合理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)速率折衷，可以延長總線長度。你在設(shè)計(jì)CAN網(wǎng)絡(luò)時(shí)，是如何平衡這些因素的呢？

功率供應(yīng)建議

TCAN3414的主電源電壓輸入范圍為3V至3.6V，TCAN3413的I/O電平轉(zhuǎn)換電源輸入范圍為1.8V至3.6V，且兩個(gè)電源輸入都必須經(jīng)過良好的穩(wěn)壓處理，并在CAN收發(fā)器的主電源引腳附近放置一個(gè)100nF的去耦電容，以保證電源的穩(wěn)定性。你在設(shè)計(jì)電源電路時(shí)，是否會(huì)采取這些措施來確保電源的穩(wěn)定呢？

布局設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)穩(wěn)健可靠的CAN節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，需要采用特殊的布局技術(shù)。將保護(hù)和濾波電路靠近總線連接器放置，以防止瞬態(tài)干擾、ESD和噪聲傳播到電路板上；去耦電容應(yīng)盡可能靠近收發(fā)器的電源引腳；使用至少兩個(gè)過孔連接旁路電容和保護(hù)設(shè)備的電源和接地，以減少走線和過孔的電感。你在進(jìn)行PCB布局時(shí)，是否會(huì)遵循這些布局原則呢？

七、總結(jié)

TCAN3413和TCAN3414是兩款性能卓越的CAN FD收發(fā)器，具有多種優(yōu)勢特性，能夠滿足不同應(yīng)用場景的需求。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師們需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇工作模式，充分利用其保護(hù)特性和低功耗特性，同時(shí)注意引腳配置、技術(shù)參數(shù)和應(yīng)用實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。希望通過本文的介紹，能夠幫助工程師們更好地理解和應(yīng)用這兩款收發(fā)器。你在使用這兩款收發(fā)器時(shí)，有哪些獨(dú)特的經(jīng)驗(yàn)和心得呢？歡迎在評論區(qū)分享。