SN65HVDA1040B-Q1：高性能汽車CAN總線收發(fā)器的卓越之選

在汽車電子領(lǐng)域，CAN（Controller Area Network）總線是連接各個(gè)電子控制單元（ECU）的關(guān)鍵通信方式。為了確保CAN總線系統(tǒng)的穩(wěn)定和可靠運(yùn)行，選擇一款合適的CAN總線收發(fā)器至關(guān)重要。今天，我們就來詳細(xì)探討一下德州儀器（TI）推出的SN65HVDA1040B-Q1 EMC優(yōu)化型高速CAN總線收發(fā)器。

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1. 產(chǎn)品概述

SN65HVDA1040B-Q1是一款專為汽車應(yīng)用設(shè)計(jì)的CAN總線收發(fā)器，符合AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)，能夠在-40°C至+125°C的寬溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定工作。它符合或超過ISO 11898-2和ISO 11898-5的要求，信號傳輸速率高達(dá)每秒1兆位（Mbps），可滿足大多數(shù)汽車CAN總線應(yīng)用的需求。

2. 特性亮點(diǎn)

2.1 高可靠性設(shè)計(jì)

• 溫度適應(yīng)性強(qiáng)：滿足AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)的溫度等級0要求，可在-40°C至+125°C的環(huán)境溫度下正常工作，適應(yīng)各種惡劣的汽車使用環(huán)境。
• ESD防護(hù)出色：HBM ESD分類等級方面，除引腳5、6和7為3B級外，其余引腳均為3A級；CDM ESD分類等級為C6，有效防止靜電放電對器件的損壞。

  2.2 低功耗模式

  具備帶有總線喚醒功能的低電流待機(jī)模式，電流最大值小于12μA，有助于降低系統(tǒng)功耗，延長電池使用壽命。

  2.3 高電磁兼容性（EMC）

  適用于通過分離終端實(shí)現(xiàn)總線共模穩(wěn)定的SPLIT電壓源，能夠有效減少電磁干擾，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。

  2.4 廣泛的兼容性

  數(shù)字輸入與3.3V和5V微處理器兼容，方便與不同類型的微控制器進(jìn)行接口。

  2.5 豐富的保護(hù)功能

• 總線故障保護(hù)：提供-27V至40V的總線故障保護(hù)，確保在總線出現(xiàn)異常電壓時(shí)，器件不會損壞。
• TXD顯性超時(shí)：防止TXD長時(shí)間處于顯性狀態(tài)，避免影響網(wǎng)絡(luò)通信。
• 熱關(guān)斷保護(hù)：當(dāng)器件溫度過高時(shí)，自動關(guān)閉CAN驅(qū)動電路，保護(hù)器件安全。
• 上電和斷電無干擾：在上電和斷電過程中，不會對總線輸入和輸出產(chǎn)生干擾，保證總線的穩(wěn)定運(yùn)行。

3. 應(yīng)用領(lǐng)域

• 汽車高速CAN網(wǎng)絡(luò)：適用于SAE J2284高速CAN、SAE J1939標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)總線接口、ISO 11783標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)總線接口以及NMEA 2000標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)總線接口等汽車應(yīng)用場景。
• 工業(yè)控制：在一些對可靠性和抗干擾能力要求較高的工業(yè)控制領(lǐng)域，也可以使用該收發(fā)器構(gòu)建CAN總線通信網(wǎng)絡(luò)。

4. 詳細(xì)規(guī)格

4.1 絕對最大額定值

4.2 電氣特性

• 電源電流：在不同工作模式下，電源電流有所不同。例如，待機(jī)模式下最大值為12μA，顯性狀態(tài)下典型值為50 - 70mA，隱性狀態(tài)下典型值為6 - 10mA。
• 輸出電壓：總線輸出電壓在不同狀態(tài)下有明確的范圍，如CANH在顯性狀態(tài)下為2.9 - 4.5V，隱性狀態(tài)下為2 - 3V等。

  4.3 熱特性

  提供了多種熱阻參數(shù)，如結(jié)到環(huán)境熱阻（低K熱阻為140°C/W，高K熱阻為112°C/W）、結(jié)到外殼熱阻等，方便工程師進(jìn)行散熱設(shè)計(jì)。

5. 工作模式

5.1 正常模式

將STB引腳置低，CAN驅(qū)動和接收器完全工作，實(shí)現(xiàn)雙向CAN通信。此時(shí)，驅(qū)動將TXD上的數(shù)字輸入轉(zhuǎn)換為CANH和CANL上的差分輸出，接收器將CANH和CANL上的差分信號轉(zhuǎn)換為RXD上的數(shù)字輸出。

5.2 待機(jī)模式

將STB引腳置高，CAN驅(qū)動和主接收器關(guān)閉，低功耗接收器和總線監(jiān)視器開啟。當(dāng)總線上出現(xiàn)持續(xù)時(shí)間超過濾波時(shí)間tBUS的顯性傳輸時(shí)，會向RXD輸出喚醒請求（低電平），提醒本地協(xié)議控制器（MCU）將器件重新激活到正常模式。

6. 設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

6.1 與3.3V微控制器配合使用

由于TXD和STB引腳有內(nèi)部上拉源到VCC，對于某些微控制器，內(nèi)部上拉可能不足以滿足CAN時(shí)序要求，可能需要額外的外部上拉電阻。同時(shí)，要注意微控制器RXD引腳是否能承受5V電壓，如果不能，需要在應(yīng)用層面進(jìn)行處理。

6.2 電源設(shè)計(jì)

為確?？煽窟\(yùn)行，每個(gè)電源都應(yīng)使用一個(gè)100nF的陶瓷電容進(jìn)行去耦，且該電容應(yīng)盡可能靠近VCC電源引腳?？梢赃x擇TPS76350等線性電壓調(diào)節(jié)器為5V電源軌供電。

6.3 PCB布局

• 保護(hù)和濾波電路設(shè)計(jì)：ESD和EFT瞬態(tài)具有較寬的頻率帶寬，需要采用高頻布局技術(shù)。在PCB設(shè)計(jì)中，應(yīng)使用外部瞬態(tài)保護(hù)器件，并將其放置在總線連接器處，防止瞬態(tài)事件進(jìn)入PCB和系統(tǒng)。
• 電源和地平面：使用VCC和地平面提供低電感路徑，因?yàn)楦哳l電流會遵循電感最小的路徑。
• 總線保護(hù)組件放置：總線瞬態(tài)保護(hù)和濾波組件應(yīng)盡可能靠近總線連接器，以防止瞬態(tài)、ESD和噪聲干擾其他器件。
• 旁路和電容放置：旁路和大容量電容應(yīng)靠近收發(fā)器的電源引腳，如C2和C3（VCC）。
• 引腳處理：對于TXD引腳，如果使用開漏主機(jī)處理器驅(qū)動，可能需要一個(gè)1kΩ至10kΩ的外部上拉電阻；SPLIT引腳可連接到CAN網(wǎng)絡(luò)分裂終端的中心抽頭，以穩(wěn)定總線的共模電壓；如果器件僅在正常模式下使用，STB引腳相關(guān)的電阻R3可能不需要。

7. 總結(jié)

SN65HVDA1040B-Q1作為一款高性能的汽車CAN總線收發(fā)器，憑借其高可靠性、低功耗、高電磁兼容性和豐富的保護(hù)功能，為汽車和工業(yè)控制領(lǐng)域的CAN總線通信提供了優(yōu)秀的解決方案。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇工作模式，注意與微控制器的配合以及PCB布局等方面的問題，以充分發(fā)揮該收發(fā)器的性能優(yōu)勢。大家在使用過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)交流分享。