解析TCAN1043xx-Q1：汽車級(jí)低功耗故障保護(hù)CAN收發(fā)器的卓越之選

引言

在當(dāng)今的汽車電子領(lǐng)域，高速、可靠且低功耗的通信至關(guān)重要。CAN（Controller Area Network）總線作為汽車內(nèi)部通信的主流協(xié)議，其收發(fā)器的性能直接影響著整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與效率。TI推出的TCAN1043xx-Q1系列汽車級(jí)低功耗故障保護(hù)CAN收發(fā)器，憑借其豐富的特性和出色的性能，成為眾多工程師的理想選擇。今天，我們就來(lái)深入剖析這款收發(fā)器。

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一、器件概述

TCAN1043xx-Q1滿足ISO 11898–2 (2016)高速控制器局域網(wǎng)（CAN）規(guī)范的物理層要求，為CAN總線和CAN協(xié)議控制器之間搭建了橋梁。它支持傳統(tǒng)CAN和CAN FD協(xié)議，數(shù)據(jù)速率最高可達(dá)2Mbps，而型號(hào)以“G”結(jié)尾的器件更是專為高達(dá)5Mbps的數(shù)據(jù)速率的CAN FD應(yīng)用而設(shè)計(jì)。

二、特性剖析

（一）汽車級(jí)標(biāo)準(zhǔn)與功能安全

該系列產(chǎn)品符合AEC Q100標(biāo)準(zhǔn)，溫度等級(jí)為1（(T_{A}=-55^{circ} C)至125°C），具備出色的可靠性。同時(shí)，它還是功能安全型器件，可提供用于功能安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)的文檔，為汽車應(yīng)用的安全性提供了有力保障。

（二）通信性能

所有器件均支持經(jīng)典CAN和2Mbps的CAN FD，“G”選項(xiàng)更是支持5Mbps的數(shù)據(jù)速率。此外，它具有較短的對(duì)稱傳播延遲時(shí)間和快速循環(huán)次數(shù)，能有效增加時(shí)序裕量，在有負(fù)載CAN網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)更快的數(shù)據(jù)速率。

（三）工作模式與低功耗設(shè)計(jì)

它擁有正常模式、待機(jī)模式和低功耗睡眠模式等多種工作模式。在未供電時(shí)具有無(wú)源行為，總線和邏輯終端處于高阻態(tài)，支持熱插拔，可在總線和RXD輸出上實(shí)現(xiàn)上電和斷電無(wú)干擾運(yùn)行。通過(guò)INH輸出引腳，它可以選擇性地啟用節(jié)點(diǎn)上的各種電源，從而在整個(gè)系統(tǒng)級(jí)別減少電池電流消耗。

（四）EMC與保護(hù)特性

該系列產(chǎn)品符合或超出EMC標(biāo)準(zhǔn)要求，如IEC 62228 - 3 – 2007和SAE J2962 - 2標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，它具備豐富的保護(hù)特性，包括總線終端的IEC ESD保護(hù)（±8kV）、總線故障保護(hù)（±58V（非H型號(hào)）和±70V（H型號(hào)））、電源終端欠壓保護(hù)、驅(qū)動(dòng)器顯性超時(shí)（TXD DTO）和熱關(guān)斷保護(hù)（TSD）等，能有效保障器件和系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

TCAN1043xx-Q1適用于12V或24V系統(tǒng)應(yīng)用，在汽車和運(yùn)輸領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，如高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）、信息娛樂(lè)系統(tǒng)、儀表組以及車身電子裝置和照明等。

四、詳細(xì)功能解讀

（一）功能方框圖與引腳配置

從功能方框圖可以看出，它集成了多種功能模塊，如發(fā)送、接收、控制和模式邏輯等。引腳配置方面，每個(gè)引腳都有其特定的功能，如TXD用于CAN發(fā)送數(shù)據(jù)輸入，RXD用于CAN接收數(shù)據(jù)輸出，INH可用于控制系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)器等。

（二）工作模式詳解

1. 正常模式：CAN驅(qū)動(dòng)和接收功能完全開(kāi)啟，可實(shí)現(xiàn)雙向通信。
2. 待機(jī)模式：驅(qū)動(dòng)和接收功能關(guān)閉，電流消耗降低，但I(xiàn)NH終端開(kāi)啟，允許系統(tǒng)其他部分正常運(yùn)行。當(dāng)RXD終端為低電平時(shí)，表示有喚醒請(qǐng)求。
3. 睡眠模式：這是最低功耗模式，CAN驅(qū)動(dòng)和主接收器關(guān)閉，無(wú)法進(jìn)行雙向通信。但低功耗接收器和WAKE電路可監(jiān)測(cè)總線活動(dòng)，當(dāng)檢測(cè)到有效喚醒模式或本地喚醒請(qǐng)求時(shí)，可觸發(fā)節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)。
4. 靜音模式：CAN驅(qū)動(dòng)關(guān)閉，接收器正常工作，只能接收數(shù)據(jù)。

（三）故障檢測(cè)與指示

該器件具備多種故障檢測(cè)和指示功能，通過(guò)nFAULT和RXD等引腳來(lái)反映器件和系統(tǒng)的狀態(tài)。例如，CAN總線故障、TXD顯性超時(shí)、熱關(guān)斷等故障都會(huì)在nFAULT引腳有所體現(xiàn)，方便工程師及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理問(wèn)題。

五、設(shè)計(jì)要點(diǎn)與建議

（一）電源供應(yīng)

該器件的主要輸入電壓(V{CC})范圍為4.5V至5.5V，IO電平轉(zhuǎn)換電源輸入(V{IO})范圍為2.8V至5.5V。為確保在所有數(shù)據(jù)速率和電源電壓下可靠運(yùn)行，每個(gè)電源都應(yīng)使用100nF陶瓷電容進(jìn)行去耦，并盡量靠近電源引腳放置。

（二）CAN總線布局

在PCB設(shè)計(jì)中，應(yīng)將保護(hù)和濾波電路靠近總線連接器放置，以防止瞬變、ESD和噪聲進(jìn)入電路板。同時(shí)，使用電源和接地平面提供低電感路徑，減少高頻電流的影響。此外，CAN總線的終端電阻配置也非常重要，可采用標(biāo)準(zhǔn)終端或分裂終端方式，以減少信號(hào)反射。

（三）喚醒設(shè)計(jì)

對(duì)于遠(yuǎn)程喚醒，可利用ISO 11898 - 2 (2016)的多過(guò)濾顯性喚醒模式（WUP）來(lái)識(shí)別總線活動(dòng)；對(duì)于本地喚醒，可通過(guò)WAKE輸入終端實(shí)現(xiàn)。在設(shè)計(jì)WAKE電路時(shí)，需合理選擇串聯(lián)電阻和偏置電阻，以保護(hù)引腳并確保正常工作。

六、總結(jié)

TCAN1043xx-Q1系列汽車級(jí)低功耗故障保護(hù)CAN收發(fā)器以其卓越的性能、豐富的功能和良好的可靠性，為汽車電子系統(tǒng)的通信提供了強(qiáng)大的支持。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師需要根據(jù)具體應(yīng)用需求，合理選擇器件型號(hào)，優(yōu)化電源供應(yīng)、布局和喚醒設(shè)計(jì)等方面，以充分發(fā)揮該器件的優(yōu)勢(shì)，打造出高效、穩(wěn)定的汽車電子系統(tǒng)。大家在使用這款收發(fā)器的過(guò)程中，遇到過(guò)哪些有趣的問(wèn)題或有什么獨(dú)特的經(jīng)驗(yàn)?zāi)?？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。