汽車CAN總線的“得力助手”：SN65HVD23x-Q1 3.3V CAN收發(fā)器

在汽車電子領(lǐng)域，CAN總線就像是汽車的神經(jīng)系統(tǒng)，負(fù)責(zé)各個(gè)部件之間的信息傳遞。而SN65HVD233-Q1、SN65HVD234-Q1和SN65HVD235-Q1這三款3.3V汽車類CAN總線收發(fā)器，就如同神經(jīng)末梢的“信號(hào)增強(qiáng)器”和“保護(hù)使者”，為CAN總線的穩(wěn)定運(yùn)行保駕護(hù)航。今天，我們就來深入了解一下這三款強(qiáng)大的收發(fā)器。

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特性剖析：專為汽車惡劣環(huán)境打造

標(biāo)準(zhǔn)合規(guī)與兼容性

這三款收發(fā)器均符合ISO 11898 - 2標(biāo)準(zhǔn)，這意味著它們可以在5V CAN和3.3V CAN收發(fā)器混合的網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)互操作。對(duì)于汽車電子系統(tǒng)中復(fù)雜多樣的設(shè)備連接來說，這種兼容性是非常重要的，它能夠確保不同電壓標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備之間穩(wěn)定通信。

電源優(yōu)勢(shì)與低功耗

采用3.3V單電源供電運(yùn)行，與同樣采用3.3V的微控制器系統(tǒng)完美適配，無需額外的組件或獨(dú)立電源為控制器和CAN收發(fā)器分別供電，大大簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)。同時(shí)，它們具有低電流待機(jī)模式，例如SN65HVD234-Q1的超低電流休眠模式典型流耗僅為50nA，這對(duì)于需要長(zhǎng)時(shí)間待機(jī)的汽車電子設(shè)備來說，能夠有效降低功耗，延長(zhǎng)電池使用壽命。

強(qiáng)大的保護(hù)功能

在汽車這種復(fù)雜的電磁環(huán)境中，收發(fā)器需要具備強(qiáng)大的保護(hù)功能。這些器件具有串線保護(hù)、過壓保護(hù)（CANH和CANL引腳上最高達(dá)±36V）、接地?fù)p耗保護(hù)、過熱（熱關(guān)斷）保護(hù)以及±100V共模瞬態(tài)保護(hù)等。工作在–7V至12V的寬共模電壓范圍內(nèi)，能夠有效抵御各種干擾和異常情況，保證設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

高擴(kuò)展性與低干擾

高輸入阻抗允許連接120個(gè)節(jié)點(diǎn)，為汽車電子網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模擴(kuò)展提供了可能。并且未供電節(jié)點(diǎn)不會(huì)干擾總線，這在汽車電子系統(tǒng)中，當(dāng)部分設(shè)備處于休眠或故障狀態(tài)時(shí)，不會(huì)影響整個(gè)CAN總線的正常工作，保證了系統(tǒng)的可靠性。

應(yīng)用場(chǎng)景：汽車電子的多面手

車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)

在現(xiàn)代汽車中，車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)連接著眾多的電子設(shè)備，如發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)、車身控制系統(tǒng)、安全系統(tǒng)等。SN65HVD23x-Q1系列收發(fā)器能夠在這些設(shè)備之間高效穩(wěn)定地傳輸數(shù)據(jù)，確保車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的順暢運(yùn)行。

先進(jìn)的駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS）

ADAS系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)處理大量的傳感器數(shù)據(jù)，并將控制指令準(zhǔn)確及時(shí)地傳遞給執(zhí)行器。這些收發(fā)器的高速數(shù)據(jù)傳輸能力和高可靠性，能夠滿足ADAS系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膰?yán)格要求，為駕駛員提供更安全、智能的駕駛體驗(yàn)。

車身電子裝置和照明

車身電子裝置和照明系統(tǒng)涉及到眾多的開關(guān)、傳感器和執(zhí)行器，需要穩(wěn)定可靠的通信。SN65HVD23x-Q1系列收發(fā)器能夠確保這些設(shè)備之間的通信準(zhǔn)確無誤，實(shí)現(xiàn)車身電子裝置的智能化控制和照明系統(tǒng)的高效運(yùn)行。

信息娛樂和儀表板

信息娛樂和儀表板系統(tǒng)需要向駕駛員提供豐富的信息，如導(dǎo)航、音樂、車輛狀態(tài)等。這些收發(fā)器能夠保證信息的快速準(zhǔn)確傳輸，為駕駛員提供清晰、流暢的信息顯示。

混合、電動(dòng)和動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)

在混合動(dòng)力和電動(dòng)汽車中，動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的控制和監(jiān)測(cè)至關(guān)重要。這些收發(fā)器能夠在復(fù)雜的電磁環(huán)境中穩(wěn)定工作，確保動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的高效運(yùn)行和安全控制。

工作模式：靈活多樣，滿足不同需求

模式選擇引腳RS

RS引腳（引腳8）提供了三種工作模式：高速、斜率控制和低功耗待機(jī)模式。將引腳8直接接地可選擇高速工作模式，此時(shí)驅(qū)動(dòng)器輸出晶體管以最快速度導(dǎo)通和關(guān)斷，適用于對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速度要求較高的場(chǎng)景。通過在RS引腳與地之間串聯(lián)一個(gè)電阻可以調(diào)節(jié)上升和下降斜率，實(shí)現(xiàn)斜率控制模式，這種模式可以改善輻射性能，減少電磁干擾。當(dāng)對(duì)RS引腳施加邏輯高電平時(shí)，器件進(jìn)入低電流待機(jī)（僅監(jiān)聽）模式，此時(shí)驅(qū)動(dòng)器關(guān)斷，接收器保持工作狀態(tài)，可用于降低功耗。

特色功能模式

• SN65HVD233-Q1的環(huán)回模式：當(dāng)環(huán)回（LBK）引腳（引腳5）為邏輯高電平時(shí)，總線輸出和總線輸入置于高阻抗?fàn)顟B(tài)，器件內(nèi)部的TXD至RS路徑保持有效，可實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器至接收器環(huán)回，用于自診斷節(jié)點(diǎn)功能，而不干擾總線。
• SN65HVD234-Q1的超低電流休眠模式：向EN引腳（引腳5）施加邏輯低電平，器件進(jìn)入超低電流休眠模式，禁止驅(qū)動(dòng)器和接收器電路，進(jìn)一步降低功耗。
• SN65HVD235-Q1的自動(dòng)波特環(huán)回模式：AB引腳（引腳5）實(shí)現(xiàn)了總線僅監(jiān)聽環(huán)回功能，允許本地節(jié)點(diǎn)控制器將其波特率與CAN總線的波特率同步，方便進(jìn)行波特率檢測(cè)或自動(dòng)波特功能。

設(shè)計(jì)要點(diǎn)：打造穩(wěn)定可靠的CAN總線系統(tǒng)

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

在設(shè)計(jì)CAN網(wǎng)絡(luò)時(shí)，需要考慮總線負(fù)載、長(zhǎng)度和節(jié)點(diǎn)數(shù)量。雖然ISO 11898標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了一些限制，但通過合理的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)可以有更長(zhǎng)的電纜、更長(zhǎng)的 stub 長(zhǎng)度和更多的節(jié)點(diǎn)。SN65HVD23x-Q1系列收發(fā)器具有高輸入阻抗和寬共模范圍，能夠支持多達(dá)120個(gè)節(jié)點(diǎn)，并且滿足驅(qū)動(dòng)差分輸出電壓的要求。但實(shí)際設(shè)計(jì)中，還需要考慮信號(hào)損失、寄生負(fù)載、網(wǎng)絡(luò)不平衡等因素，預(yù)留一定的設(shè)計(jì)余量。

CAN 終端匹配

CAN總線的終端匹配非常重要，ISO 11898標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定使用120Ω特性阻抗的雙絞線電纜，并在電纜兩端使用120Ω的電阻進(jìn)行終端匹配，以防止信號(hào)反射。如果需要對(duì)總線的共模電壓進(jìn)行濾波和穩(wěn)定，可以使用分裂終端匹配，即使用兩個(gè)60Ω的電阻和一個(gè)電容。同時(shí)，要注意終端電阻的功率額定值，避免在異常情況下?lián)p壞設(shè)備。

電源設(shè)計(jì)

為了確保收發(fā)器在各種數(shù)據(jù)速率和電源電壓下可靠運(yùn)行，每個(gè)電源都應(yīng)使用一個(gè)100nF的陶瓷電容進(jìn)行去耦，并且電容應(yīng)盡可能靠近$V_{CC}$電源引腳?？梢赃x擇如TPS76333-Q1這樣的線性電壓調(diào)節(jié)器為3.3V電源供電。

PCB布局

PCB布局對(duì)于減少電磁干擾和提高系統(tǒng)可靠性至關(guān)重要。在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采用高頻布局技術(shù)，使用$V_{CC}$和接地平面提供低電感路徑。在總線連接器處使用外部瞬態(tài)保護(hù)設(shè)備，防止ESD和EFT瞬變對(duì)設(shè)備造成損壞。同時(shí)，合理放置旁路和大容量電容、終端電阻、濾波電容等元件，使用適當(dāng)?shù)拇?lián)電阻和濾波電容來限制數(shù)字線路的電流和噪聲。

總結(jié)

SN65HVD233-Q1、SN65HVD234-Q1和SN65HVD235-Q1這三款3.3V汽車類CAN總線收發(fā)器憑借其豐富的特性、廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景和靈活的工作模式，成為汽車電子CAN總線設(shè)計(jì)中的理想選擇。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，電子工程師需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇工作模式，注意總線負(fù)載、終端匹配、電源設(shè)計(jì)和PCB布局等要點(diǎn)，以打造出穩(wěn)定可靠的CAN總線系統(tǒng)。你在使用CAN總線收發(fā)器的過程中遇到過哪些問題呢？又是如何解決的？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。