Infineon TLE9250高速CAN FD收發(fā)器：汽車與工業(yè)應(yīng)用的理想之選

在汽車和工業(yè)領(lǐng)域，可靠的數(shù)據(jù)傳輸至關(guān)重要。CAN（Controller Area Network）總線作為一種廣泛應(yīng)用的串行通信協(xié)議，能夠?qū)崿F(xiàn)微控制器、傳感器和執(zhí)行器之間的實時數(shù)據(jù)交換。而CAN收發(fā)器則是CAN總線系統(tǒng)中不可或缺的關(guān)鍵組件，它負責(zé)在物理層和CAN協(xié)議控制器之間進行信號轉(zhuǎn)換和傳輸。今天，我們將深入了解英飛凌（Infineon）推出的TLE9250高速CAN FD收發(fā)器，探討其特點、功能和應(yīng)用。

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一、產(chǎn)品概述

TLE9250是英飛凌最新一代的高速CAN收發(fā)器，適用于汽車和工業(yè)領(lǐng)域的高速CAN網(wǎng)絡(luò)。它完全符合ISO 11898 - 2（2016）和SAE J2284 - 4 / - 5標(biāo)準(zhǔn)，是CAN收發(fā)器互操作性測試規(guī)范的參考設(shè)備。該收發(fā)器支持高達5 MBit/s的CAN FD數(shù)據(jù)幀，具有極低的電磁輻射（EME）和出色的電磁抗干擾能力（EMI），能夠在惡劣的電磁環(huán)境中穩(wěn)定工作。

1.1 產(chǎn)品特性

• 標(biāo)準(zhǔn)兼容性：完全符合ISO 11898 - 2（2016）和SAE J2284 - 4 / - 5標(biāo)準(zhǔn)，確保與其他CAN設(shè)備的互操作性。
• 低電磁輻射：極低的EME允許在不使用額外共模扼流圈的情況下使用，降低了系統(tǒng)成本和復(fù)雜度。
• 高電磁抗干擾能力：寬共模范圍提供了出色的EMI性能，保證在惡劣電磁環(huán)境下的穩(wěn)定通信。
• ESD魯棒性：具有±8kV（HBM）和±11kV（IEC 61000 - 4 - 2）的ESD保護，增強了設(shè)備的可靠性。
• 寬電源范圍：擴展的(V_{CC})電源范圍，適應(yīng)不同的電源條件。
• 短路保護：CAN總線對地面、電池和(V_{CC})短路保護，提高了系統(tǒng)的安全性。
• TxD超時功能：防止CAN總線因TxD引腳持續(xù)低電平而永久阻塞。
• 低功耗：在掉電狀態(tài)下具有極低的CAN總線泄漏電流，節(jié)省能源。
• 過溫保護：內(nèi)置過溫保護功能，防止設(shè)備因過熱而損壞。
• 多種工作模式：支持接收模式和節(jié)能模式，滿足不同應(yīng)用場景的需求。
• 環(huán)保設(shè)計：符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)，是綠色環(huán)保產(chǎn)品。
• 小型封裝：采用PG - TSON - 8和PG - DSO - 8封裝，適合自動化光學(xué)檢測（AOI）。

1.2 潛在應(yīng)用

TLE9250適用于多種汽車和工業(yè)應(yīng)用，包括發(fā)動機控制單元（ECUs）、電動助力轉(zhuǎn)向、變速器控制單元（TCUs）和底盤控制模塊等。

1.3 產(chǎn)品驗證

該產(chǎn)品經(jīng)過AEC - Q100認證，適用于汽車應(yīng)用，確保了其在汽車環(huán)境中的可靠性和穩(wěn)定性。

二、產(chǎn)品詳細信息

2.1 封裝和標(biāo)識

TLE9250有PG - TSON - 8和PG - DSO - 8兩種封裝可供選擇，兩種封裝均符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)且無鹵。PG - TSON - 8封裝支持自動化光學(xué)檢測（AOI）的焊點要求。

2.2 功能框圖

TLE9250的功能框圖展示了其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，包括發(fā)射器、接收器、超時控制、溫度保護和模式控制等模塊。這些模塊協(xié)同工作，實現(xiàn)了CAN總線的可靠通信。

2.3 引腳配置

2.3.1 引腳分配

TLE9250的引腳分配清晰明確，各引腳具有特定的功能。

2.3.2 引腳定義

2.4 一般產(chǎn)品特性

2.4.1 絕對最大額定值

了解TLE9250的絕對最大額定值對于正確使用和保護設(shè)備至關(guān)重要。這些額定值包括電壓、電流和溫度等參數(shù)，超過這些值可能會導(dǎo)致設(shè)備永久性損壞。

2.4.2 功能范圍

TLE9250的功能范圍規(guī)定了其正常工作的電源電壓和溫度范圍。在這個范圍內(nèi)，設(shè)備能夠按照電路描述正常工作。

2.4.3 熱阻

熱阻參數(shù)反映了設(shè)備散熱的能力。TLE9250的熱阻數(shù)據(jù)是根據(jù)JEDEC JESD51標(biāo)準(zhǔn)生成的，不同封裝的熱阻有所不同。

三、高速CAN功能描述

3.1 高速CAN物理層

高速CAN是一種串行總線系統(tǒng)，用于連接微控制器、傳感器和執(zhí)行器，實現(xiàn)實時控制應(yīng)用。CAN總線的物理層規(guī)定了數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中從一個CAN節(jié)點傳輸?shù)狡渌泄?jié)點的方式，包括電氣規(guī)范和信號定義。

3.2 信號轉(zhuǎn)換

TLE9250作為CAN控制器和物理總線介質(zhì)之間的接口，將CAN控制器的串行數(shù)據(jù)輸入轉(zhuǎn)換為CAN總線上的差分輸出信號，同時將CAN總線上的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行單端信號輸出給CAN控制器。

3.3 信號狀態(tài)

CAN總線有顯性和隱性兩種信號狀態(tài)，通過CANH和CANL引腳之間的電壓差來區(qū)分。當(dāng)差分信號(V{Diff}=V{CANH}-V{CANL})大于或等于1.5 V時，發(fā)送顯性信號；當(dāng)(V{Diff})小于或等于0.5 V時，接收隱性信號。

3.4 部分供電網(wǎng)絡(luò)支持

TLE9250設(shè)計用于支持“部分供電”的高速CAN網(wǎng)絡(luò)，即在同一網(wǎng)絡(luò)中，一些節(jié)點連接到公共電源，而其他節(jié)點處于掉電狀態(tài)。在掉電狀態(tài)下，接收器輸入電阻關(guān)閉，收發(fā)器輸入具有高電阻，不會干擾通信。

3.5 節(jié)能模式

對于永久供電的ECU，TLE9250提供節(jié)能模式，可將功耗優(yōu)化到最低。

四、工作模式

TLE9250支持三種不同的工作模式：正常工作模式、節(jié)能模式和僅接收模式。模式的切換可以通過NEN和NRM引腳觸發(fā)，電源電壓(V_{CC})的欠壓事件也會使設(shè)備進入掉電狀態(tài)。

4.1 正常工作模式

在正常工作模式下，TLE9250可以發(fā)送和接收CAN總線上的數(shù)據(jù)。發(fā)射器和接收器都處于激活狀態(tài)，總線偏置連接到(V_{CC}/2)。TxD超時功能和過溫保護功能也處于啟用狀態(tài)，確保設(shè)備的安全和穩(wěn)定運行。

4.2 僅接收模式

在僅接收模式下，發(fā)射器禁用，接收器啟用。TLE9250可以接收總線上的數(shù)據(jù)，但不能發(fā)送消息。總線偏置連接到(V_{CC}/2)，TxD超時功能和過溫保護功能禁用。

4.3 節(jié)能模式

在節(jié)能模式下，發(fā)射器和接收器都禁用，RxD輸出引腳永久設(shè)置為邏輯高電平，總線偏置浮動。過溫保護功能禁用，設(shè)備功耗最低。

4.4 掉電狀態(tài)

當(dāng)電源電壓(V_{CC})低于欠壓檢測閾值時，TLE9250進入掉電狀態(tài)。在掉電狀態(tài)下，接收器的差分輸入電阻關(guān)閉，CANH和CANL總線接口浮動，作為高阻抗輸入，泄漏電流非常小，對CAN網(wǎng)絡(luò)的隱性電平?jīng)]有影響。

五、工作模式切換

5.1 上電和掉電

TLE9250通過施加電源電壓(V{CC})來上電，上電后根據(jù)NEN和NRM引腳的狀態(tài)進入不同的工作模式。當(dāng)(V{CC})低于欠壓檢測閾值時，設(shè)備掉電。

5.2 通過NEN和NRM引腳切換模式

當(dāng)TLE9250提供數(shù)字電壓(V{CC})時，內(nèi)部邏輯工作，通過NEN和NRM引腳可以實現(xiàn)模式切換。默認情況下，NRM和NEN輸入引腳由于內(nèi)部上拉電流源到(V{CC})而處于邏輯高電平。

六、故障安全功能

6.1 短路保護

CANH和CANL總線引腳具有短路保護功能，能夠應(yīng)對與地和電源電壓的短路故障。電流限制電路保護收發(fā)器免受損壞，如果由于CANH或CANL持續(xù)短路導(dǎo)致設(shè)備發(fā)熱，內(nèi)部過溫保護會關(guān)閉總線發(fā)射器。

6.2 未連接邏輯引腳

所有邏輯輸入引腳都有內(nèi)部上拉電流源到(V{CC})。如果(V{CC})電源激活且邏輯引腳開路，TLE9250默認進入節(jié)能模式。

6.3 TxD超時功能

TxD超時功能保護CAN總線免受TxD引腳持續(xù)低電平導(dǎo)致的永久阻塞。在正常工作模式下，如果TxD引腳的邏輯低電平持續(xù)時間超過(t_{TxD})，TLE9250將禁用發(fā)射器，接收器仍然可以監(jiān)測總線上的數(shù)據(jù)。

6.4 過溫保護

TLE9250具有集成的過溫檢測功能，在正常工作模式下保護發(fā)射器免受過熱損壞。當(dāng)溫度超過設(shè)定值時，溫度傳感器會禁用發(fā)射器，設(shè)備冷卻后發(fā)射器會重新激活。

6.5 模式切換延遲時間

TLE9250在(t_{Mode})時間窗口內(nèi)完成工作模式的切換。在從節(jié)能模式切換到非低功率模式期間，RxD輸出引腳永久設(shè)置為邏輯高電平，不反映CANH和CANL輸入引腳的狀態(tài)。模式切換完成后，收發(fā)器釋放RxD輸出引腳。

七、電氣特性

7.1 功能設(shè)備特性

TLE9250的電氣特性包括電流消耗、電源復(fù)位、接收器輸出、傳輸輸入、NRM和NEN輸入、總線接收器和總線發(fā)射器等參數(shù)。這些參數(shù)在特定的電源電壓、負載電阻和溫度范圍內(nèi)進行了規(guī)定。

7.2 圖表

文檔中提供了動態(tài)特性的時序圖和隱性位時間圖，幫助工程師更好地理解TLE9250的工作原理和性能。

八、應(yīng)用信息

8.1 ESD魯棒性

根據(jù)IEC61000 - 4 - 2標(biāo)準(zhǔn)進行的ESD魯棒性測試表明，TLE9250在CANH和CANL引腳與地之間具有±11kV的靜電放電電壓。

8.2 應(yīng)用示例

文檔中給出了TLE9250的應(yīng)用電路示例，包括與微控制器的連接和可選的共模扼流圈。

8.3 更多應(yīng)用信息

如需更多應(yīng)用信息，可訪問http://www.infineon.com/automotive - transceiver。

九、封裝外形

TLE9250提供PG - TSON - 8和PG - DSO - 8兩種封裝，封裝尺寸和外形圖在文檔中給出。該產(chǎn)品是綠色環(huán)保產(chǎn)品，符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)。

十、修訂歷史

文檔記錄了TLE9250數(shù)據(jù)手冊的修訂歷史，包括不同版本的更新內(nèi)容。

英飛凌TLE9250高速CAN FD收發(fā)器以其出色的性能、豐富的功能和可靠的保護機制，成為汽車和工業(yè)領(lǐng)域CAN總線應(yīng)用的理想選擇。工程師在設(shè)計過程中，可以根據(jù)具體需求合理選擇工作模式，充分發(fā)揮TLE9250的優(yōu)勢，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。你在使用TLE9250的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。