TCAN1042-Q1系列CAN收發(fā)器：汽車應(yīng)用的理想之選

在汽車電子領(lǐng)域，CAN（Controller Area Network）總線作為一種廣泛應(yīng)用的通信協(xié)議，對(duì)于車輛各系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸和控制起著至關(guān)重要的作用。而CAN收發(fā)器則是實(shí)現(xiàn)CAN總線通信的關(guān)鍵組件，它負(fù)責(zé)將控制器的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為適合在CAN總線上傳輸?shù)牟罘?a target="_blank">信號(hào)，以及將總線上的差分信號(hào)轉(zhuǎn)換回?cái)?shù)字信號(hào)供控制器處理。今天，我們就來詳細(xì)了解一下德州儀器（TI）的TCAN1042-Q1系列CAN收發(fā)器。

文件下載：TCAN1042GDRBTQ1.pdf

一、產(chǎn)品概述

TCAN1042-Q1系列包括TCAN1042-Q1、TCAN1042V-Q1、TCAN1042H-Q1等多種型號(hào)，這些收發(fā)器均符合AEC-Q100（1級(jí)）標(biāo)準(zhǔn)，適用于汽車應(yīng)用。它們滿足ISO 11898-2:2016和ISO 11898-5:2007物理層標(biāo)準(zhǔn)，并且具備功能安全能力，為汽車系統(tǒng)的可靠性和安全性提供了有力保障。

二、產(chǎn)品特性

（一）高速通信能力

該系列產(chǎn)品支持經(jīng)典CAN和2 Mbps的CAN FD（靈活數(shù)據(jù)速率），部分帶有“G”后綴的型號(hào)甚至支持5 Mbps的數(shù)據(jù)速率。這種高速通信能力使得在高負(fù)載的CAN網(wǎng)絡(luò)中能夠?qū)崿F(xiàn)更高的數(shù)據(jù)傳輸效率，滿足現(xiàn)代汽車對(duì)實(shí)時(shí)性和大數(shù)據(jù)量傳輸?shù)男枨蟆?/p>

（二）出色的EMC性能

在電磁兼容性（EMC）方面，TCAN1042-Q1系列表現(xiàn)出色。它支持SAE J2962-2和IEC 62228-3（高達(dá)500 kbps）標(biāo)準(zhǔn)，無需使用共模扼流圈，這不僅簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)，還降低了成本。

（三）寬電壓范圍支持

其I/O電壓范圍支持3.3 V和5 V的微控制器（MCU），具有良好的兼容性，能夠適應(yīng)不同的系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求。

（四）理想的無源特性

當(dāng)設(shè)備未供電時(shí)，總線和邏輯端子呈現(xiàn)高阻抗?fàn)顟B(tài)，幾乎不產(chǎn)生負(fù)載，這種理想的無源特性在某些節(jié)點(diǎn)未供電而其他節(jié)點(diǎn)仍在工作的網(wǎng)絡(luò)中尤為重要，能夠避免對(duì)總線造成不必要的影響。

（五）豐富的保護(hù)功能

1. ESD保護(hù)：具備高達(dá)±15 kV的IEC ESD保護(hù)能力，有效防止靜電放電對(duì)設(shè)備造成損壞。
2. 總線故障保護(hù)：非“H”變體的型號(hào)支持±58 V的總線故障保護(hù)，“H”變體的型號(hào)則支持±70 V，大大增強(qiáng)了設(shè)備在復(fù)雜電氣環(huán)境下的可靠性。
3. 欠壓保護(hù)：部分帶有“V”后綴的型號(hào)在(V{CC})和(V{IO})電源端子上具備欠壓保護(hù)功能，確保設(shè)備在電源電壓不穩(wěn)定時(shí)能夠正常工作。
4. 驅(qū)動(dòng)顯性超時(shí)（TXD DTO）：該功能可防止在硬件或軟件故障導(dǎo)致TXD長(zhǎng)時(shí)間保持顯性狀態(tài)時(shí)，收發(fā)器阻塞網(wǎng)絡(luò)通信。當(dāng)超時(shí)時(shí)間(t_{TXD_DTO})到期后，CAN總線驅(qū)動(dòng)器將被禁用，釋放總線供其他節(jié)點(diǎn)通信。
5. 熱關(guān)斷保護(hù)（TSD）：當(dāng)設(shè)備的結(jié)溫超過熱關(guān)斷閾值(T{TSD})時(shí)，CAN驅(qū)動(dòng)器電路將關(guān)閉，防止設(shè)備因過熱而損壞。當(dāng)結(jié)溫下降到低于熱關(guān)斷溫度(T{TSD})至少熱關(guān)斷遲滯溫度(T_{TSD_HYS})時(shí)，關(guān)斷條件將被清除。

（六）封裝形式多樣

提供SOIC(8)和無引腳VSON(8)（3.0 mm x 3.0 mm）兩種封裝形式，其中VSON(8)封裝具有更好的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)（AOI）能力，方便生產(chǎn)制造。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

（一）汽車和交通運(yùn)輸

該系列產(chǎn)品適用于各種汽車應(yīng)用，如汽車高速CAN通信（SAE J2284）、GMW3122雙線CAN物理層等。在高度負(fù)載的CAN網(wǎng)絡(luò)中，能夠穩(wěn)定可靠地傳輸數(shù)據(jù)。

（二）重型機(jī)械ISOBUS應(yīng)用

符合ISO 11783標(biāo)準(zhǔn)，可用于重型機(jī)械的通信系統(tǒng)，確保設(shè)備之間的高效協(xié)作。

四、產(chǎn)品選型

根據(jù)不同的應(yīng)用需求，可以選擇合適的型號(hào)。例如，如果需要更高的數(shù)據(jù)速率，可以選擇帶有“G”后綴的型號(hào)；如果需要電平轉(zhuǎn)換功能，則可以選擇帶有“V”后綴的型號(hào)。

五、設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（一）電源供應(yīng)

該系列設(shè)備的(V{CC})輸入電源電壓范圍為4.5 V至5.5 V，部分設(shè)備的(V{IO})輸出電平轉(zhuǎn)換電源輸入范圍為3 V至5.5 V。為了確保設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，兩個(gè)電源輸入都必須進(jìn)行良好的穩(wěn)壓。建議在CAN收發(fā)器的主(V{CC})電源輸出附近放置一個(gè)4.7 μF的大容量電容，并在設(shè)備的(V{CC})和(V_{IO})電源端子附近放置一個(gè)0.1 μF的旁路電容，以減少開關(guān)電源輸出的電壓紋波，并補(bǔ)償PCB電源平面和走線的電阻和電感。

（二）CAN總線終端

ISO 11898標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，CAN總線的互連應(yīng)使用特性阻抗為120 - Ω的雙絞線電纜。為了防止信號(hào)反射，應(yīng)使用與電纜特性阻抗相等的電阻來終止電纜的兩端。未終止的分支線（短截線）應(yīng)盡量短，以減少信號(hào)反射。終端可以是總線末端的單個(gè)120 - Ω電阻，也可以采用分裂終端的方式，以改善總線的電磁輻射特性。

（三）布局設(shè)計(jì)

在PCB設(shè)計(jì)中，為了保護(hù)設(shè)備免受工業(yè)環(huán)境中可能出現(xiàn)的EFT和浪涌瞬變的影響，通常需要使用外部瞬態(tài)保護(hù)設(shè)備。由于ESD和瞬變具有較寬的頻率帶寬（約3 MHz至3 GHz），因此在PCB設(shè)計(jì)時(shí)必須應(yīng)用高頻布局技術(shù)。該系列產(chǎn)品具有較高的片上IEC ESD保護(hù)能力，但如果需要更高的系統(tǒng)級(jí)抗擾度，可以使用外部TVS二極管。TVS二極管和總線濾波電容應(yīng)盡可能靠近板上連接器放置，以防止噪聲瞬態(tài)事件進(jìn)一步傳播到PCB和系統(tǒng)中。

六、總結(jié)

TCAN1042-Q1系列CAN收發(fā)器憑借其高速通信能力、出色的EMC性能、豐富的保護(hù)功能以及多樣的封裝形式，為汽車和交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域的CAN總線通信提供了可靠的解決方案。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求選擇合適的型號(hào)，并注意電源供應(yīng)、總線終端和布局設(shè)計(jì)等要點(diǎn)，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。你在使用CAN收發(fā)器的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。