SN65HVD26x Turbo CAN 收發(fā)器：CAN FD 與冗余設(shè)計(jì)的理想之選

在當(dāng)今的電子世界中，CAN（Controller Area Network）總線(xiàn)憑借其高可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、汽車(chē)電子等眾多領(lǐng)域。而 TI 推出的 SN65HVD26x 系列 Turbo CAN 收發(fā)器，更是為 CAN FD（Flexible Data Rate）和冗余設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)大的支持。今天，我們就來(lái)深入了解一下這款收發(fā)器。

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產(chǎn)品概述

SN65HVD26x 系列包括 SN65HVD265、SN65HVD266 和 SN65HVD267 三款產(chǎn)品，它們均符合 ISO11898 - 2 高速 CAN 物理層標(biāo)準(zhǔn)。該系列專(zhuān)為 CAN FD 設(shè)計(jì)，支持超過(guò) 2 Mbps 的數(shù)據(jù)速率，在短網(wǎng)絡(luò)中 CAN 數(shù)據(jù)速率大于 1 Mbps，并且在長(zhǎng)距離和高負(fù)載網(wǎng)絡(luò)中能提供更高的數(shù)據(jù)速率和增強(qiáng)的時(shí)序裕量。同時(shí)，這些器件具備多種保護(hù)特性，可增強(qiáng)設(shè)備和 CAN 網(wǎng)絡(luò)的魯棒性。其中，SN65HVD267 還增加了額外功能，便于設(shè)計(jì)冗余和多拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)，為 CAN 系統(tǒng)提供更高的安全性。

產(chǎn)品特性

高速性能

• Turbo CAN 技術(shù)：支持 2 Mbps 的 CAN FD 數(shù)據(jù)速率，具有短且對(duì)稱(chēng)的傳播延遲時(shí)間和快速的環(huán)路時(shí)間，為 CAN 網(wǎng)絡(luò)提供了更高的數(shù)據(jù)速率和增強(qiáng)的時(shí)序裕量。
• I/O 電壓范圍：支持 3.3 V 和 5 V 的 MCU，具有良好的兼容性。

保護(hù)特性

• ESD 保護(hù)：HBM ESD 保護(hù)超過(guò) ±12 kV，有效防止靜電對(duì)器件的損害。
• 總線(xiàn)故障保護(hù)：支持 -27 V 至 40 V 的總線(xiàn)故障保護(hù)，確保在惡劣環(huán)境下的穩(wěn)定運(yùn)行。
• 欠壓保護(hù)：對(duì)電源端子提供欠壓保護(hù)，保障器件在電壓不穩(wěn)定時(shí)的正常工作。
• 主導(dǎo)超時(shí)保護(hù)：TXD DTO（Driver Dominant Time Out）和 RXD DTO（Receiver Dominant Time Out，僅 SN65HVD267 具備）可防止總線(xiàn)被局部故障鎖定，保護(hù)總線(xiàn)通信。
• 熱關(guān)斷保護(hù)：當(dāng)器件結(jié)溫超過(guò)熱關(guān)斷閾值時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉 CAN 驅(qū)動(dòng)電路，防止器件過(guò)熱損壞。

其他特性

• 理想的無(wú)源特性：當(dāng)總線(xiàn)和邏輯端子未供電時(shí)，呈現(xiàn)高阻抗（無(wú)負(fù)載）狀態(tài)，不影響總線(xiàn)正常工作。
• 上電/掉電無(wú)毛刺操作：在電源切換過(guò)程中，保證總線(xiàn)通信的穩(wěn)定性。

應(yīng)用領(lǐng)域

工業(yè)自動(dòng)化

在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，SN65HVD26x 可用于工業(yè)自動(dòng)化、控制、傳感器和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，支持 2 Mbps 的 CAN FD 網(wǎng)絡(luò)和 1 Mbps 的高負(fù)載 CAN 網(wǎng)絡(luò)，甚至可低至 10 kbps 的網(wǎng)絡(luò)，滿(mǎn)足不同工業(yè)場(chǎng)景的需求。

建筑與安防

在建筑、安全和氣候控制自動(dòng)化系統(tǒng)中，該系列收發(fā)器可實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的可靠通信，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

電信基站

在電信基站的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和控制中，SN65HVD26x 可提供高速、可靠的通信連接，保障基站的正常運(yùn)行。

功能安全應(yīng)用

SN65HVD267 特別適用于具有冗余和多拓?fù)?CAN 網(wǎng)絡(luò)的功能安全應(yīng)用，通過(guò) RXD DTO 和 FAULT 輸出，可實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的及時(shí)檢測(cè)和處理，提高系統(tǒng)的安全性。

產(chǎn)品對(duì)比

引腳配置與功能

技術(shù)參數(shù)

絕對(duì)最大額定值

• 電源電壓：VCC 為 -0.3 V 至 6 V，VRXD（僅 SN65HVD266）為 -0.3 V 至 6 V 且 VRXD ≤ VCC + 0.3 V。
• CAN 總線(xiàn) I/O 電壓：-27 V 至 40 V。
• 邏輯輸入/輸出端子電壓：-0.3 V 至 6 V。
• RXD 輸出電流：最大 12 mA。
• FAULT 輸出電流（僅 SN65HVD267）：最大 20 mA。
• 工作結(jié)溫：-40°C 至 150°C。
• 環(huán)境溫度：-40°C 至 125°C。

ESD 評(píng)級(jí)

• AEC 標(biāo)準(zhǔn)：人體模型（HBM）所有引腳 ±2500 V，CAN 總線(xiàn)引腳 ±12000 V；帶電設(shè)備模型（CDM）±750 V；機(jī)器模型 ±250 V。
• IEC 標(biāo)準(zhǔn)：±8000 V。

瞬態(tài)保護(hù)

根據(jù) GIFT - ICT CAN EMC 測(cè)試規(guī)范，CAN 總線(xiàn)引腳在不同脈沖下有相應(yīng)的保護(hù)值，如脈沖 1 為 -100 V，脈沖 2 為 +75 V 等。

推薦工作條件

• 電源電壓：VCC 為 4.5 V 至 5.5 V，VRXD（僅 SN65HVD266）為 2.8 V 至 5.5 V。
• CAN 總線(xiàn)終端電壓：-2 V 至 7 V。
• CAN 總線(xiàn)差分電壓：-6 V 至 6 V。
• 邏輯輸入電平：高電平 2 V 至 5.5 V，低電平 0 V 至 0.8 V。
• 輸出電流：如 CAN 總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)高電平輸出電流 -70 mA 等。
• 工作環(huán)境溫度：-40°C 至 125°C。

電氣特性

涵蓋電源特性、S 端子、TXD 端子、RXD 端子、驅(qū)動(dòng)和接收器電氣特性等多個(gè)方面，具體參數(shù)可參考文檔中的詳細(xì)表格。

開(kāi)關(guān)特性

包括總環(huán)路延遲、模式切換時(shí)間、驅(qū)動(dòng)和接收器的傳播延遲時(shí)間、上升/下降時(shí)間等參數(shù)，確保器件在不同應(yīng)用場(chǎng)景下的高速響應(yīng)。

應(yīng)用與設(shè)計(jì)要點(diǎn)

典型應(yīng)用

SN65HVD26x 通常與主機(jī)微處理器或 FPGA 配合使用，適用于 5 V 和 3.3 V 微處理器應(yīng)用。在設(shè)計(jì)中，需要注意總線(xiàn)負(fù)載、長(zhǎng)度和節(jié)點(diǎn)數(shù)量的影響，以及 CAN 總線(xiàn)的終端匹配。

總線(xiàn)負(fù)載與設(shè)計(jì)

ISO11898 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了最大總線(xiàn)長(zhǎng)度和最大分支長(zhǎng)度，但通過(guò)精心設(shè)計(jì)，可延長(zhǎng)電纜長(zhǎng)度、增加分支長(zhǎng)度和節(jié)點(diǎn)數(shù)量。SN65HVD26x 系列具有高輸入阻抗，理論上可支持超過(guò) 167 個(gè)收發(fā)器在單總線(xiàn)段上，但實(shí)際應(yīng)用中需考慮信號(hào)損失、寄生負(fù)載等因素。

CAN 終端匹配

ISO11898 標(biāo)準(zhǔn)要求使用 120 Ω 特性阻抗的雙絞線(xiàn)電纜，并在電纜兩端使用匹配電阻，以防止信號(hào)反射?？刹捎脴?biāo)準(zhǔn)終端或分裂終端方式，分裂終端可改善網(wǎng)絡(luò)的電磁發(fā)射特性。

功能安全設(shè)計(jì)

SN65HVD267 可用于冗余物理層 CAN 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)，通過(guò) RXD DTO 和 FAULT 輸出，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的檢測(cè)和處理，確保網(wǎng)絡(luò)的可靠性和安全性。

布局與電源建議

布局指南

在 PCB 設(shè)計(jì)中，應(yīng)從保護(hù)和濾波電路設(shè)計(jì)入手，采用高頻布局技術(shù)，放置外部瞬態(tài)保護(hù)器件，確保信號(hào)路徑的暢通。同時(shí)，合理使用電源和接地平面，減少電感，注意旁路和大容量電容的放置，以及終端匹配的設(shè)計(jì)。

電源建議

器件的 VCC 輸入電壓范圍為 4.5 V 至 5.5 V，部分器件的 VRXD 輸入電壓范圍為 2.8 V 至 5.5 V，電源輸入需良好穩(wěn)壓。在 VCC 和 VRXD 端子附近應(yīng)分別放置大容量電容和旁路電容。

總結(jié)

SN65HVD26x 系列 Turbo CAN 收發(fā)器以其高速性能、豐富的保護(hù)特性和靈活的應(yīng)用設(shè)計(jì)，為 CAN FD 和冗余設(shè)計(jì)提供了優(yōu)秀的解決方案。無(wú)論是工業(yè)自動(dòng)化、建筑安防還是電信基站等領(lǐng)域，都能滿(mǎn)足不同的應(yīng)用需求。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師們需要根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)景，合理選擇產(chǎn)品型號(hào)，注意布局和電源設(shè)計(jì)，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。你在使用 CAN 收發(fā)器的過(guò)程中遇到過(guò)哪些挑戰(zhàn)呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。