汽車類雙路 CAN FD 收發(fā)器 TCAN1046-Q1 設計指南

在汽車電子系統(tǒng)中，CAN 網(wǎng)絡的穩(wěn)定運行至關(guān)重要。今天我們要深入探討的 TCAN1046-Q1 收發(fā)器，以其獨特的特性和強大的功能，在汽車應用領域展現(xiàn)出了巨大的優(yōu)勢。

文件下載：tcan1046-q1.pdf

一、特性與規(guī)格

1.1 基本特性

TCAN1046-Q1 是一款雙路高速 CAN 收發(fā)器，完全符合 AEC-Q100 標準，能適應 -40°C 至 125°C 的溫度范圍，滿足汽車應用的嚴苛要求。它支持傳統(tǒng) CAN 和 CAN FD 網(wǎng)絡，數(shù)據(jù)速率最高可達 8Mbps，為汽車數(shù)據(jù)傳輸提供了高效的解決方案。其 I/O 電壓范圍支持 1.7V 至 5.5V，可適配多種不同的應用場景。

1.2 保護特性

該收發(fā)器具備多種保護功能，如熱關(guān)斷（TSD）、TXD 驅(qū)動器顯性超時（DTO）和高達 ±58V 的總線故障保護。這些保護機制能有效防止因硬件或軟件故障導致的網(wǎng)絡通信阻塞，確保系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

1.3 封裝與規(guī)格

TCAN1046-Q1 采用 SOIC (14) 封裝和無引線 VSON (14) 封裝（4.5mm x 3.0mm），具有改進的自動光學檢查（AOI）功能。其絕對最大額定值、ESD 評級、推薦工作條件等參數(shù)都有明確的規(guī)定，為工程師在設計時提供了重要的參考依據(jù)。

二、引腳配置與功能

2.1 引腳布局

TCAN1046-Q1 有 14 個引腳，不同的引腳承擔著不同的功能。例如，TXD1 和 TXD2 是 CAN 傳輸數(shù)據(jù)輸入引腳，帶有集成上拉電阻；RXD1 和 RXD2 是 CAN 接收數(shù)據(jù)輸出引腳，當 VCC < UVVCC 時為三態(tài)。

2.2 引腳功能詳解

• TXD 引腳：作為邏輯輸入信號，將 CAN 控制器的數(shù)據(jù)傳輸至收發(fā)器。
• GND 引腳：為收發(fā)器提供接地連接，確保電路的穩(wěn)定運行。
• VCC 引腳：提供 5V 標稱電源輸入，為收發(fā)器的正常工作提供能量。
• RXD 引腳：將收發(fā)器接收到的數(shù)據(jù)輸出至 CAN 控制器。
• CANH 和 CANL 引腳：作為 CAN 總線的高低差分引腳，連接 CAN 收發(fā)器和低電壓 WUP CAN 接收器。
• STB 引腳：用于模式控制，可選擇正常模式或低功耗待機模式。

三、工作模式與特性

3.1 正常模式

在正常模式下，CAN 驅(qū)動器和接收器完全運行，實現(xiàn)雙向 CAN 通信。驅(qū)動器將 TXD 輸入的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為 CANH 和 CANL 總線上的差分輸出，接收器則將總線上的差分信號轉(zhuǎn)換為 RXD 輸出的數(shù)字信號。

3.2 待機模式

待機模式是 TCAN1046-Q1 的低功耗模式。此時，CAN 驅(qū)動器和主接收器關(guān)閉，雙向 CAN 通信停止。但低功耗接收器和總線監(jiān)控電路開啟，可通過 CAN 總線實現(xiàn) RXD 喚醒請求。當接收到有效的喚醒模式（WUP）時，設備會向控制器發(fā)送喚醒請求，將設備重新激活到正常模式。

3.3 喚醒模式（WUP）

WUP 采用 ISO 11898-2:2016 標準中的多過濾顯性喚醒模式，由過濾顯性脈沖、過濾隱性脈沖和第二個過濾顯性脈沖組成。為防止噪聲和總線故障導致的誤喚醒，設備還實現(xiàn)了喚醒超時功能，只有在規(guī)定的時間內(nèi)接收到完整的 WUP 模式，才能成功喚醒設備。

四、應用與設計要點

4.1 應用領域

TCAN1046-Q1 適用于多種汽車應用，如車身控制模塊、汽車網(wǎng)關(guān)、高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）和信息娛樂系統(tǒng)等。

4.2 設計要點

4.2.1 CAN 終端

CAN 終端可以采用單 120Ω 電阻或分裂終端的方式。分裂終端能過濾差分信號線上的高頻共模噪聲，改善網(wǎng)絡的電磁輻射性能。

4.2.2 總線負載與節(jié)點數(shù)量

CAN 網(wǎng)絡的設計需要在數(shù)據(jù)速率、電纜長度和總線寄生負載之間進行權(quán)衡。TCAN1046-Q1 具有較高的輸入阻抗，理論上支持在單個總線段上連接超過 100 個收發(fā)器，但實際設計中需要考慮信號損失、寄生負載、時序等因素，合理確定節(jié)點數(shù)量和總線長度。

4.2.3 電源設計

TCAN1046-Q1 的 $V{CC}$ 輸入電壓范圍為 4.5V 至 5.5V，且需要良好的穩(wěn)壓。在設計時，應在收發(fā)器的 $V{CC}$ 引腳附近放置去耦電容，通常為 100nF，以減少電源噪聲的影響。

4.2.4 布局設計

在 PCB 設計中，應將保護和濾波電路靠近總線連接器，防止瞬態(tài)、ESD 和噪聲進入電路板。去耦電容應盡可能靠近收發(fā)器的 $V_{CC}$ 引腳，電源和接地連接應使用至少兩個過孔，以降低走線和過孔的電感。

五、總結(jié)

TCAN1046-Q1 以其豐富的特性和強大的功能，為汽車 CAN 網(wǎng)絡的設計提供了可靠的解決方案。在實際應用中，工程師需要根據(jù)具體的需求和設計要求，合理選擇引腳配置、工作模式和應用電路，同時注意電源設計和布局設計的要點，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。希望本文能為大家在使用 TCAN1046-Q1 進行設計時提供一些有益的參考。你在使用這款收發(fā)器的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)留言分享。