汽車電子新寵：TLIN1027 - Q1 LIN 收發(fā)器深度解析

在汽車電子領(lǐng)域，LIN（Local Interconnect Network）總線憑借其低成本、高可靠性的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于車身電子、信息娛樂等系統(tǒng)中。而 TI 推出的 TLIN1027 - Q1 LIN 收發(fā)器，更是以其卓越的性能和豐富的特性，成為眾多工程師的首選。今天，我們就來深入剖析這款收發(fā)器，看看它究竟有何過人之處。

文件下載：tlin1027-q1.pdf

一、特性亮點(diǎn)

1. 高可靠性

TLIN1027 - Q1 符合汽車應(yīng)用要求的 AEC - Q100 標(biāo)準(zhǔn)，溫度等級 1 涵蓋了 - 40°C 至 125°C 的工作范圍，能輕松應(yīng)對各種惡劣的汽車環(huán)境。其器件 HBM 認(rèn)證等級達(dá)到 ±8kV，CDM 認(rèn)證等級為 ±1.5kV，具備出色的靜電放電防護(hù)能力，有效保障了設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性。

2. 標(biāo)準(zhǔn)兼容性

該收發(fā)器兼容 LIN 2.0、LIN 2.1、LIN 2.2、LIN 2.2A 和 ISO/DIS 17987 - 4.2 標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也符合適用于 LIN 的 SAE J2602 推薦實(shí)踐的要求，還支持 ISO 9141 (K - Line)，為不同系統(tǒng)的集成提供了極大的便利。

3. 寬工作范圍與高數(shù)據(jù)速率

支持 12V 應(yīng)用，電源電壓范圍為 4V 至 36V，LIN 總線具備 ±45V 的故障保護(hù)能力，能適應(yīng)復(fù)雜的電氣環(huán)境。LIN 傳輸數(shù)據(jù)速率高達(dá) 20kbps，而其接收器更是支持高達(dá) 100kbps 的數(shù)據(jù)傳輸速率，可實(shí)現(xiàn)更快的內(nèi)聯(lián)編程。

4. 低功耗與靈活喚醒

休眠模式下具有超低電流消耗，支持通過 LIN 總線或 EN 引腳進(jìn)行喚醒。這種靈活的喚醒機(jī)制，既能滿足系統(tǒng)的低功耗需求，又能確保在需要時(shí)及時(shí)響應(yīng)。

5. 豐富保護(hù)特性

具備 $V_{SUP}$ 欠壓保護(hù)、熱關(guān)斷保護(hù)以及系統(tǒng)級未供電節(jié)點(diǎn)或接地?cái)嚅_失效防護(hù)等功能，全方位保護(hù)設(shè)備安全，降低故障風(fēng)險(xiǎn)。

6. 封裝優(yōu)勢

采用 SOIC (8) 和無引線 VSON (8) 封裝，提高了自動(dòng)光學(xué)檢測 (AOI) 能力，方便生產(chǎn)制造和質(zhì)量檢測。

二、應(yīng)用領(lǐng)域

TLIN1027 - Q1 的應(yīng)用范圍十分廣泛，涵蓋了汽車的多個(gè)系統(tǒng)。在車身電子裝置和照明系統(tǒng)中，它可實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊之間的穩(wěn)定通信；信息娛樂系統(tǒng)與儀表組也能借助其高數(shù)據(jù)速率和可靠性，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速傳輸和精準(zhǔn)顯示；在混合動(dòng)力電動(dòng)汽車和動(dòng)力總成系統(tǒng)、被動(dòng)安全系統(tǒng)以及電器設(shè)備中，同樣能發(fā)揮重要作用。

三、技術(shù)細(xì)節(jié)

1. 引腳配置與功能

2. 電氣特性

電源相關(guān)參數(shù)

• 工作電源電壓范圍為 4V 至 36V，在不同模式下（正常、待機(jī)、睡眠）均能穩(wěn)定工作。
• 欠壓閾值 $U_{VSUP}$ 為 2.9V 至 3.85V，具有 0.2V 的滯回電壓。
• 不同工作模式下的電源電流差異明顯，如睡眠模式下電流消耗極低，4.0V < $V{SUP}$ ≤ 14V 時(shí)為 8 至 12μA，14V < $V{SUP}$ ≤ 36V 時(shí)為 20μA。

輸入輸出引腳參數(shù)

• RXD 輸出引腳為開漏輸出，輸出低電壓 $V{OL}$ 最大為 0.6V，低電平輸出電流 $I{OL}$ 最小為 1.5mA。
• TXD 輸入引腳的低電平輸入電壓 $V{IL}$ 范圍為 - 0.3V 至 0.8V，高電平輸入電壓 $V{IH}$ 范圍為 2V 至 5.5V。
• LIN 引腳在不同狀態(tài)下（顯性、隱性）有特定的輸出電壓要求，如 LIN 隱性時(shí)，$V{OH}$ 在不同 $V{SUP}$ 范圍內(nèi)有不同取值。

3. 開關(guān)特性

在不同的 $V{SUP}$ 電壓范圍和數(shù)據(jù)速率下，該收發(fā)器定義了多個(gè)占空比參數(shù)（D1 - D4），以滿足 LIN 規(guī)范對信號質(zhì)量的要求。例如，在 20kbps 數(shù)據(jù)速率下，不同 $V{SUP}$ 范圍對應(yīng)不同的 D1 和 D2 占空比取值。

4. 時(shí)序要求

包括接收器上升和下降傳播延遲時(shí)間、LIN 喚醒時(shí)間、清除假喚醒邏輯時(shí)間、模式更改延遲時(shí)間、正常模式初始化時(shí)間以及上電時(shí)間等參數(shù)，確保了設(shè)備在通信過程中的時(shí)序準(zhǔn)確性。

四、功能模式

1. 正常模式

當(dāng) EN 引腳為高電平時(shí)，設(shè)備進(jìn)入正常模式。此時(shí)，接收器和發(fā)射器均處于激活狀態(tài)，支持最高 20kbps 的 LIN 傳輸速率。接收器檢測 LIN 總線上的數(shù)據(jù)，并通過 RXD 引腳輸出給 LIN 控制器；發(fā)射器將 TXD 輸入的數(shù)據(jù)發(fā)送到 LIN 總線上。

2. 睡眠模式

睡眠模式是設(shè)備的低功耗模式，只有當(dāng) EN 引腳為低電平且從正常模式進(jìn)入時(shí)才能開啟。在該模式下，LIN 總線驅(qū)動(dòng)器禁用，內(nèi)部 LIN 總線終端關(guān)閉，以減少功耗。但為防止外部連接丟失導(dǎo)致的誤喚醒，仍有弱電流上拉。同時(shí)，正常接收器禁用，但 EN 輸入和 LIN 喚醒接收器保持活躍，設(shè)備可通過 LIN 總線或 EN 引腳喚醒。

3. 待機(jī)模式

當(dāng)設(shè)備在睡眠模式下通過 LIN 總線檢測到喚醒事件時(shí)，進(jìn)入待機(jī)模式。此時(shí)，LIN 總線響應(yīng)器模式終端電路開啟，RXD 引腳輸出低電平以指示喚醒請求。當(dāng) EN 引腳再次置為高電平且持續(xù)時(shí)間超過 tMODE_CHANGE 時(shí)，設(shè)備返回正常模式。

五、應(yīng)用設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1. 電源設(shè)計(jì)

TLIN1027 - Q1 可直接連接汽車電池或 4V 至 36V 的直流電源。為確保電源穩(wěn)定，應(yīng)在 $V_{SUP}$ 引腳附近放置一個(gè) 100nF 的去耦電容，對于電源噪聲較大的應(yīng)用，還可添加 1μF 和 10μF 的去耦電容。

2. 布局設(shè)計(jì)

• RXD 引腳為開漏輸出，需連接 1kΩ 至 10kΩ 的外部上拉電阻，具體阻值取決于微處理器的 $V_{IO}$ 供電。
• EN 引腳用于控制設(shè)備的工作模式，若不使用該功能，可通過 1kΩ 至 10kΩ 的串聯(lián)電阻將其拉高至微處理器的穩(wěn)壓電源。
• TXD 引腳可添加串聯(lián)電阻以限制輸入電流，同時(shí)在靠近設(shè)備輸入引腳處連接接地電容以濾除噪聲。
• GND 引腳應(yīng)通過短走線和兩個(gè)過孔連接到接地平面，以減少總回流電感。
• LIN 引腳連接到 LIN 總線，對于響應(yīng)器模式應(yīng)用，可連接 220pF 的接地電容；對于指揮官模式應(yīng)用，需在 LIN 引腳和 $V_{SUP}$ 引腳之間添加串聯(lián)電阻和阻塞二極管。

3. 外部元件選擇

• RXD 引腳若微處理器沒有集成上拉電阻，應(yīng)選擇合適的外部上拉電阻，阻值范圍為 1kΩ 至 10kΩ。
• 指揮官模式應(yīng)用需要一個(gè) 1kΩ 的外部上拉電阻和串聯(lián)阻塞二極管。
• 去耦電容值根據(jù)系統(tǒng)而定，通常為 100nF、1μF 和 ≥ 10μF。

六、總結(jié)

TLIN1027 - Q1 LIN 收發(fā)器以其高可靠性、標(biāo)準(zhǔn)兼容性、低功耗、豐富的保護(hù)特性和靈活的應(yīng)用設(shè)計(jì)，為汽車電子系統(tǒng)的通信提供了強(qiáng)大的支持。無論是在設(shè)計(jì)新的汽車電子設(shè)備，還是對現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行升級改造，它都是一個(gè)值得考慮的優(yōu)秀選擇。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師們需要根據(jù)具體的系統(tǒng)需求，合理選擇引腳配置、電源設(shè)計(jì)和外部元件，以充分發(fā)揮該收發(fā)器的性能優(yōu)勢。

你對這款收發(fā)器在實(shí)際應(yīng)用中還有哪些疑問或想法呢？歡迎在評論區(qū)留言討論。