具有顯性狀態(tài)超時的TLIN1039-Q1本地互連網(wǎng)絡(luò)(LIN)收發(fā)器：設(shè)計與應(yīng)用解析

在汽車電子系統(tǒng)中，本地互連網(wǎng)絡(luò)（LIN）發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，它為車內(nèi)各種設(shè)備之間提供了一種經(jīng)濟高效的通信解決方案。TI推出的TLIN1039-Q1 LIN收發(fā)器，憑借其豐富的特性和出色的性能，成為了汽車電子領(lǐng)域的熱門選擇。今天，我們就來深入探討一下這款收發(fā)器。

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一、TLIN1039-Q1概述

（一）基本信息

TLIN1039-Q1是一款符合多種LIN標準（LIN 2.0、LIN 2.1、LIN 2.2、LIN 2.2A和ISO/DIS 17987–4）的物理層收發(fā)器，集成了喚醒和保護功能，專為12V汽車應(yīng)用設(shè)計。它具備寬工作電壓范圍（4.5V至36V），能適應(yīng)復(fù)雜的汽車電氣環(huán)境。其變送器支持高達20kbps的數(shù)據(jù)速率，接收器支持高達100kbps的數(shù)據(jù)速率，可快速執(zhí)行內(nèi)聯(lián)編程。

（二）應(yīng)用領(lǐng)域

該收發(fā)器的應(yīng)用范圍十分廣泛，涵蓋了車身電子裝置和照明、信息娛樂系統(tǒng)與儀表組、混合動力電動汽車和動力總成系統(tǒng)、被動安全以及電器等多個領(lǐng)域。

二、特性亮點

（一）標準兼容性

它符合面向汽車應(yīng)用的AEC - Q100（1級）標準，同時也滿足LIN相關(guān)電氣物理層規(guī)格標準和SAE J2602 - 1面向汽車應(yīng)用的LIN網(wǎng)絡(luò)標準，為汽車電子設(shè)計提供了可靠的保障。

（二）功能安全

提供功能安全相關(guān)文檔，可幫助進行功能安全系統(tǒng)設(shè)計，這在對安全性要求極高的汽車應(yīng)用中尤為重要。

（三）低功耗特性

具備休眠模式，能實現(xiàn)超低電流消耗，同時允許通過LIN總線或EN引腳實現(xiàn)喚醒，有效降低了系統(tǒng)的功耗。

（四）保護特性

具有±45V LIN總線容錯、$V_{SUP}$欠壓保護、TXD顯性超時（DTO）保護、熱關(guān)斷保護以及系統(tǒng)級未供電節(jié)點或接地斷開失效防護等多種保護功能，大大提高了器件的可靠性和穩(wěn)定性。

三、引腳配置與功能

每個引腳都有其特定的功能，例如EN引腳用于控制設(shè)備的工作模式，當EN為高電平時，設(shè)備進入正常工作模式；當EN為低電平時，設(shè)備進入睡眠模式。

四、電氣特性與參數(shù)

（一）絕對最大額定值

規(guī)定了器件在不同參數(shù)下的最大和最小工作范圍，如$V{SUP}$的范圍為 - 0.3V至45V，$V{LIN}$為 - 45V至45V等。超出這些范圍可能會導(dǎo)致器件永久性損壞，因此在設(shè)計時必須嚴格遵守。

（二）ESD額定值

該器件具有良好的靜電放電（ESD）防護能力，不同引腳的ESD等級不同，如Human body model（HBM）下，$V_{SUP}$相對于地為±8000V，LIN相對于地為 + 10000V等，這能有效防止靜電對器件造成損害。

（三）電源特性

在不同的工作模式（正常模式、待機模式、睡眠模式）下，電源電壓和電流的特性不同。例如，在正常模式且總線為顯性狀態(tài)時，電源電流為1.2至6.5mA；在睡眠模式下，當$4.5V < V_{sup} ≤ 14V$時，電源電流為9至14μA。

（四）交流開關(guān)特性

包括接收器的上升和下降傳播延遲時間、LIN總線喚醒的最小顯性時間、模式更改延遲時間等參數(shù)。這些參數(shù)對于確保數(shù)據(jù)的準確傳輸和系統(tǒng)的正常運行至關(guān)重要。

五、功能模式與工作原理

（一）功能模式

TLIN1039-Q1具有三種功能模式：正常模式、睡眠模式和待機模式。

• 正常模式：當EN引腳為高電平時，設(shè)備進入正常模式，此時接收器和發(fā)射器均處于活動狀態(tài)，支持LIN傳輸速率高達20kbps。
• 睡眠模式：這是一種節(jié)能模式，當EN引腳為低電平時進入。在該模式下，LIN總線驅(qū)動器禁用，內(nèi)部LIN總線終端關(guān)閉，但弱電流上拉激活，以防止誤喚醒事件。
• 待機模式：當設(shè)備在睡眠模式下接收到LIN總線的喚醒事件時進入。此時LIN總線響應(yīng)器模式終端電路開啟，通過RXD引腳的低電平信號表示。

（二）工作原理

在正常模式下，TXD輸入的LIN協(xié)議數(shù)據(jù)流通過電流限制波形整形驅(qū)動器轉(zhuǎn)換為LIN總線信號，接收器將LIN總線上的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為邏輯電平信號，并通過RXD引腳發(fā)送到微處理器。在睡眠模式下，設(shè)備可以通過LIN總線的喚醒信號或EN引腳的高電平信號喚醒。

六、應(yīng)用與設(shè)計要點

（一）應(yīng)用場景

可作為LIN網(wǎng)絡(luò)中的響應(yīng)節(jié)點設(shè)備和指揮官節(jié)點設(shè)備使用，支持遠程喚醒請求和本地喚醒請求。

（二）設(shè)計要點

• 電源設(shè)計：$V{SUP}$引腳應(yīng)使用100nF的去耦電容靠近電源引腳放置，系統(tǒng)還應(yīng)根據(jù)應(yīng)用需求在$V{SUP}$線上進行額外的去耦。
• RXD引腳：由于RXD輸出結(jié)構(gòu)為開漏輸出級，若微處理器的RXD引腳沒有集成上拉電阻，需要在RXD和微處理器的I/O電源電壓之間連接一個1kΩ至10kΩ的外部上拉電阻。
• 布局設(shè)計：在進行PCB設(shè)計時，要應(yīng)用高頻布局技術(shù)，將保護和濾波電路合理設(shè)計。各個引腳的布局也有相應(yīng)要求，如GND引腳應(yīng)通過短走線和兩個過孔連接到接地平面，以限制總返回電感。

七、總結(jié)

TLIN1039-Q1 LIN收發(fā)器以其出色的兼容性、豐富的保護功能、低功耗特性和靈活的工作模式，為汽車電子系統(tǒng)的設(shè)計提供了理想的解決方案。在實際應(yīng)用中，電子工程師需要根據(jù)具體的設(shè)計需求，合理選擇器件，并注意電源設(shè)計、引腳連接和布局等方面的要點，以確保系統(tǒng)的性能和可靠性。你在使用LIN收發(fā)器的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)交流分享。