TCAN1057AEV-Q1：汽車級(jí)CAN FD收發(fā)器的卓越之選

在汽車電子系統(tǒng)飛速發(fā)展的今天，高速、可靠且安全的通信需求日益增長(zhǎng)。CAN（Controller Area Network）總線作為汽車電子領(lǐng)域的主流通信協(xié)議，其收發(fā)器的性能直接影響著整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。今天，我們就來(lái)深入探討一款符合汽車應(yīng)用嚴(yán)苛標(biāo)準(zhǔn)的CAN FD收發(fā)器——TCAN1057AEV-Q1。

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一、特性亮點(diǎn)，鑄就卓越性能

（一）標(biāo)準(zhǔn)合規(guī)，品質(zhì)保障

TCAN1057AEV-Q1符合面向汽車應(yīng)用的AEC-Q100（0級(jí)）標(biāo)準(zhǔn)，這意味著它能夠在極端的溫度、濕度等環(huán)境條件下穩(wěn)定工作，為汽車電子系統(tǒng)的可靠性提供了堅(jiān)實(shí)保障。同時(shí)，它也符合ISO 11898-2:2016物理層標(biāo)準(zhǔn)要求，確保了與其他符合該標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備之間的兼容性。

（二）功能安全，設(shè)計(jì)無(wú)憂

該收發(fā)器提供功能安全相關(guān)文檔，可幫助工程師進(jìn)行功能安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在汽車電子系統(tǒng)中，功能安全至關(guān)重要，例如在高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）中，任何通信故障都可能導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故。TCAN1057AEV-Q1的功能安全特性為工程師在設(shè)計(jì)安全關(guān)鍵系統(tǒng)時(shí)提供了有力支持。

（三）高速通信，適應(yīng)多樣需求

它支持傳統(tǒng)CAN和經(jīng)優(yōu)化的CAN FD性能，數(shù)據(jù)速率范圍廣泛，低至9.2kbps，高可達(dá)2、5和8Mbps。這種寬范圍的數(shù)據(jù)速率支持使得它能夠適應(yīng)不同汽車應(yīng)用場(chǎng)景的需求，無(wú)論是對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高的動(dòng)力系統(tǒng)控制，還是對(duì)數(shù)據(jù)量要求較大的信息娛樂(lè)系統(tǒng)，都能游刃有余。

（四）保護(hù)特性，增強(qiáng)可靠性

在復(fù)雜的汽車電氣環(huán)境中，各種電氣故障和干擾可能會(huì)影響收發(fā)器的正常工作。TCAN1057AEV-Q1具備多種保護(hù)特性，如總線故障保護(hù)（±58V）、欠壓保護(hù)、TXD顯性超時(shí)（DTO）和熱關(guān)斷保護(hù)（TSD）等。這些保護(hù)特性能夠有效防止收發(fā)器因電氣故障而損壞，提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

（五）工作模式靈活，應(yīng)用廣泛

該收發(fā)器支持正常模式和靜音模式。在正常模式下，CAN通信雙向進(jìn)行，適用于需要實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互的場(chǎng)景；而在靜音模式下，CAN驅(qū)動(dòng)禁用，高速CAN接收器啟用，通信變?yōu)閱蜗?，可用于只需要接收?shù)據(jù)的場(chǎng)景，同時(shí)還能降低功耗。

二、應(yīng)用領(lǐng)域，拓展無(wú)限可能

（一）汽車和運(yùn)輸領(lǐng)域

在汽車和運(yùn)輸領(lǐng)域，TCAN1057AEV-Q1有著廣泛的應(yīng)用。它可用于車身控制模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車燈光、門窗、座椅等部件的控制；在汽車網(wǎng)關(guān)中，作為不同CAN網(wǎng)絡(luò)之間的橋梁，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換和轉(zhuǎn)發(fā)；在高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）中，確保傳感器與控制器之間的高速、可靠通信；在信息娛樂(lè)系統(tǒng)中，為音頻、視頻等數(shù)據(jù)的傳輸提供支持。

三、規(guī)格參數(shù)，精準(zhǔn)把握性能

（一）絕對(duì)最大額定值

了解器件的絕對(duì)最大額定值對(duì)于正確使用和設(shè)計(jì)電路至關(guān)重要。TCAN1057AEV-Q1的Vcc（電源電壓）范圍為0.3V至6V，Vi1o（I/O電平轉(zhuǎn)換器電源電壓）范圍為 - 0.3V至6V，CAN總線VO電壓范圍為 - 58V至58V等。在設(shè)計(jì)電路時(shí)，必須確保各引腳的電壓和電流不超過(guò)這些額定值，否則可能會(huì)導(dǎo)致器件永久性損壞。

（二）ESD評(píng)級(jí)

靜電放電（ESD）是電子器件在生產(chǎn)、運(yùn)輸和使用過(guò)程中面臨的一個(gè)重要問(wèn)題。TCAN1057AEV-Q1的所有引腳的HBM分類等級(jí)為3A（±4000V），CANH和CANL引腳相對(duì)于GND的HBM分類等級(jí)為3B（±10000V），CDM分類等級(jí)為C5（±750V）。這些高ESD評(píng)級(jí)表明該器件具有較強(qiáng)的抗靜電能力，能夠在一定程度上減少ESD對(duì)器件的損害。

（三）推薦工作條件

為了確保器件的最佳性能和可靠性，應(yīng)在推薦工作條件下使用。TCAN1057AEV-Q1的Vcc推薦工作電壓范圍為4.5V至5.5V，Vio推薦工作電壓范圍為1.7V至5.5V，工作環(huán)境溫度范圍為 - 40℃至150℃。在設(shè)計(jì)電源電路和選擇散熱方案時(shí)，需要考慮這些推薦工作條件。

（四）熱特性

熱特性是評(píng)估器件散熱性能的重要指標(biāo)。TCAN1057AEV-Q1的結(jié)到環(huán)境熱阻（RO JA）為127.5℃/W，結(jié)到頂部熱阻（Ro JC(top)）為67.6℃/W等。在設(shè)計(jì)散熱方案時(shí)，需要根據(jù)這些熱特性參數(shù)來(lái)選擇合適的散熱片或風(fēng)扇，以確保器件在工作過(guò)程中不會(huì)因過(guò)熱而損壞。

四、詳細(xì)描述，深入了解原理

（一）功能框圖

通過(guò)功能框圖，我們可以直觀地了解TCAN1057AEV-Q1的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理。它主要由CAN驅(qū)動(dòng)、CAN接收器、電平轉(zhuǎn)換器、保護(hù)電路等部分組成。這些部分協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)了CAN數(shù)據(jù)的收發(fā)和處理。

（二）引腳描述

每個(gè)引腳都有其特定的功能。例如，TXD是CAN發(fā)送數(shù)據(jù)輸入引腳，具有集成上拉電阻；RXD是CAN接收數(shù)據(jù)輸出引腳，在斷電時(shí)為三態(tài)；S是靜音模式控制輸入引腳，也具有集成上拉電阻。正確理解和使用這些引腳是設(shè)計(jì)電路的基礎(chǔ)。

（三）CAN總線狀態(tài)

CAN總線在工作時(shí)有顯性和隱性兩種邏輯狀態(tài)。顯性狀態(tài)對(duì)應(yīng)TXD和RXD引腳的邏輯低電平，隱性狀態(tài)對(duì)應(yīng)邏輯高電平。在仲裁過(guò)程中，顯性狀態(tài)會(huì)覆蓋隱性狀態(tài)。了解CAN總線的狀態(tài)對(duì)于理解CAN通信協(xié)議和故障診斷非常重要。

（四）TXD顯性超時(shí)（DTO）

在正常模式下，TXD DTO電路可以防止因硬件或軟件故障導(dǎo)致TXD長(zhǎng)時(shí)間保持顯性狀態(tài)而阻塞網(wǎng)絡(luò)通信。當(dāng)TXD保持顯性狀態(tài)超過(guò)超時(shí)時(shí)間tTXD_DTO時(shí)，CAN驅(qū)動(dòng)將被禁用，從而釋放總線供其他節(jié)點(diǎn)通信。這一特性提高了系統(tǒng)的容錯(cuò)能力。

（五）CAN總線短路電流限制

該器件具有多種保護(hù)特性來(lái)限制CAN總線短路電流。在設(shè)計(jì)CAN網(wǎng)絡(luò)時(shí)，需要考慮短路電流的影響，選擇合適的終端電阻和共模扼流圈。平均短路電流IOS(AVG)可以通過(guò)特定公式計(jì)算，在選擇電源時(shí)也需要根據(jù)該值來(lái)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。

（六）熱關(guān)斷（TSD）

當(dāng)器件的結(jié)溫超過(guò)熱關(guān)斷閾值TTSD時(shí)，CAN驅(qū)動(dòng)電路將被關(guān)閉，以防止器件因過(guò)熱而損壞。當(dāng)結(jié)溫下降到閾值以下時(shí)，CAN驅(qū)動(dòng)電路將重新啟用。這一特性確保了器件在高溫環(huán)境下的可靠性。

（七）欠壓鎖定

Vcc和V1o引腳具有欠壓檢測(cè)功能，當(dāng)電源電壓低于閾值時(shí)，器件將進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。在欠壓條件消除且tMODE時(shí)間過(guò)期后，器件將恢復(fù)正常模式。了解欠壓鎖定的工作原理可以幫助我們?cè)陔娫垂收蠒r(shí)保護(hù)CAN總線和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

（八）未上電設(shè)備和浮動(dòng)引腳

當(dāng)器件未上電時(shí)，總線引腳和邏輯引腳具有低泄漏電流，不會(huì)對(duì)總線和其他電路造成負(fù)載。同時(shí)，關(guān)鍵引腳具有內(nèi)部上拉電阻，在引腳浮空時(shí)可將器件置于已知狀態(tài)，但在設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)過(guò)度依賴這些內(nèi)部偏置，特別是在噪聲環(huán)境中。

五、應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)，助力實(shí)際設(shè)計(jì)

（一）典型應(yīng)用

文檔中給出了使用該器件的典型配置示例，如5V系統(tǒng)和1.8V、2.5V、3.3V系統(tǒng)的應(yīng)用電路。這些示例為工程師在實(shí)際設(shè)計(jì)中提供了參考，可根據(jù)具體需求進(jìn)行調(diào)整。

（二）設(shè)計(jì)要求

1. CAN終端

CAN終端可以是總線兩端的單個(gè)120Ω電阻，也可以采用分裂終端來(lái)過(guò)濾和穩(wěn)定總線的共模電壓。分裂終端可以改善網(wǎng)絡(luò)的電磁輻射性能，在設(shè)計(jì)時(shí)需要根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇。

2. 總線負(fù)載、長(zhǎng)度和節(jié)點(diǎn)數(shù)量

CAN網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)需要考慮總線負(fù)載、長(zhǎng)度和節(jié)點(diǎn)數(shù)量之間的平衡。TCAN1057AEV-Q1具有較高的輸入阻抗，理論上支持單個(gè)總線段上超過(guò)100個(gè)收發(fā)器，但在實(shí)際設(shè)計(jì)中，需要考慮信號(hào)損失、寄生負(fù)載、時(shí)序等因素，以確保系統(tǒng)的可靠性。

（三）電源供應(yīng)建議

為了確保器件的穩(wěn)定工作，Vcc和Vio輸入電壓需要良好的穩(wěn)壓。除了電源濾波電容外，還應(yīng)在CAN收發(fā)器的Vcc和Vio引腳附近放置一個(gè)典型值為100nF的去耦電容。

（四）布局建議

在PCB設(shè)計(jì)中，需要采用高頻布局技術(shù)來(lái)減少瞬態(tài)干擾。保護(hù)和濾波電路應(yīng)靠近總線連接器，去耦電容應(yīng)盡可能靠近電源引腳，同時(shí)應(yīng)使用至少兩個(gè)過(guò)孔來(lái)連接旁路電容和保護(hù)器件，以減少走線和過(guò)孔的電感。

六、結(jié)語(yǔ)

TCAN1057AEV-Q1作為一款高性能的汽車級(jí)CAN FD收發(fā)器，具有豐富的特性和廣泛的應(yīng)用前景。無(wú)論是在標(biāo)準(zhǔn)合規(guī)性、功能安全性還是在通信性能和保護(hù)特性方面，都表現(xiàn)出色。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師需要深入了解其特性和規(guī)格參數(shù)，結(jié)合具體應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，以充分發(fā)揮該器件的優(yōu)勢(shì)，為汽車電子系統(tǒng)的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。你在使用類似CAN收發(fā)器的過(guò)程中遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。