TCAN1463-Q1 CAN FD评估模块技术解析与应用指南

描述

Texas Instruments TCAN1463EVM收发器评估模块 (EVM) 预装有TCAN1463DRQ1,用于评估信号改进网络中收发器的运行情况。它可配置为搭配Texas Instruments TCAN1043HG-Q1、TCAN1043G-Q1、TCAN1043H-Q1、TCAN1043A-Q1和TCAN1043-Q1 14引脚CAN收发器使用,方法是更换收发器和设置评估模块上的跳线。

数据手册:*附件:Texas Instruments TCAN1463EVM收发器评估模块数据手册.pdf

特性

  • 可配置SiC网络
  • I/O电压范围支持3.3V和5V MCU
  • 包括ESD2CAN24-Q1,可提供30kV ESD保护
  • 符合ISO11898-2标准的要求
  • 工作温度范围:-40°C至+125°C

板布局

收发器

TCAN1463-Q1 CAN FD评估模块技术解析与应用指南

一、产品概述

TCAN1463-Q1是德州仪器(Texas Instruments)推出的符合AEC-Q100标准的控制器局域网(CAN)灵活数据率(FD)收发器评估模块(EVM),专为汽车和工业应用设计。该评估模块支持信号改进能力(SIC)网络,可用于评估TCAN1463-Q1、TCAN1043A-Q1和TCAN1043-Q1等多种型号的CAN收发器性能。

主要特性

  • 支持CAN FD协议,最高数据传输速率达8Mbps
  • 符合ISO 11898-2标准
  • 支持信号改进能力(SIC)网络,符合CIA 601-4规范
  • 提供多种工作模式:正常模式、待机模式、静默模式和睡眠模式
  • 集成总线保护功能,包括ESD保护和总线故障检测
  • 评估模块提供多种配置选项,包括总线终端、滤波和保护电路

二、评估模块硬件设计

1. 电源系统设计

TCAN1463-Q1 EVM采用三路独立电源输入:

  • VSUP‌:4.5V至45V宽输入范围,通过P3香蕉插座或TP15测试点接入
  • VCC‌:4.5V至5.5V供电,通过P1或TP13接入
  • VIO‌:1.7V至5.5V I/O缓冲电压,通过P2或TP14接入

评估模块包含反向极性保护二极管(D3)和多个去耦电容,确保电源稳定。用户可通过JMP8短路VCC和VIO,或通过JMP2短路VIO和VLED。

2. 信号接口设计

评估模块提供完整的信号接口:

  • TXD/RXD‌:通过J2连接器和TP5/TP7测试点接入
  • 模式控制‌:EN(使能)和nSTB(待机)信号通过J2和跳线配置
  • 总线接口‌:CANH/CANL通过J1 DB9连接器和JMP4跳线接入
  • 辅助信号‌:包括INH(禁止输出)、WAKE(唤醒输入)和nFAULT(故障输出)

3. 总线终端与保护

评估模块提供灵活的总线终端配置:

  • 两个120Ω终端电阻(JMP3和JMP5),可并联形成60Ω负载
  • 支持分离终端配置(R5/R9和C3)
  • 可选的总线保护元件:
    • TVS二极管(D1)用于ESD保护
    • 共模扼流圈(L1)用于噪声滤波
    • 可选串联电阻(R4/R7)增强EMC性能

三、功能评估与测试

1. 工作模式配置

TCAN1463-Q1支持多种工作模式,通过EN和nSTB引脚控制:

模式ENnSTB驱动器接收器总线偏置INH状态
正常模式使能使能VCC/2开启
静默模式禁用使能VCC/2开启
待机模式禁用低功耗弱下拉开启
睡眠模式X禁用低功耗弱下拉高阻

2. SIC网络评估

评估模块支持SIC(信号改进能力)网络评估:

  • 通过JMP6和JMP7跳线连接SIC网络
  • SIC网络由电感(L2-L5)、电容(C5-C7)和电阻(R15)组成
  • 模拟噪声环境,测试收发器在恶劣条件下的可靠性

3. 故障诊断功能

nFAULT引脚提供全面的故障诊断:

  • 电源故障检测(UVVCC, UVVIO, UVVSUP)
  • 总线故障检测(短路、开路、超时)
  • 热关断保护(TSD)
  • 唤醒事件指示(WAKERQ, WAKESR)

四、典型应用配置

1. 基本测试设置

  1. 安装跳线:JMP2、JMP3、JMP5和JMP8
  2. 连接电源:
    • P1/TP13:5V @100mA
    • P2/TP14:3.3V或5V @100mA
    • P3/TP15:12.5V @100mA
  3. 连接CAN总线或使用信号发生器模拟TXD输入
  4. 使用示波器监测CANH、CANL和RXD信号

2. 终端配置示例

  • 标准终端‌:仅使用JMP3或JMP5中的120Ω电阻
  • 60Ω负载‌:同时使用JMP3和JMP5(并联)
  • 分离终端‌:安装R5/R9(60.4Ω)和C3(4.7nF)

3. 保护电路配置

  • ESD保护‌:安装D1(ESD2CAN24-Q1)
  • 共模滤波‌:安装L1(100μH)和C1/C4(20pF)
  • 串联保护‌:将R4/R7替换为适当阻值的MELF电阻

五、应用领域

TCAN1463-Q1适用于多种工业和汽车应用:

  • 汽车电子:车身控制模块、信息娱乐系统
  • 交通运输:商用车控制系统
  • 工业自动化:PLC、工业网络
  • 电信设备:基站控制系统

六、设计注意事项

  1. 电源设计‌:
    • 确保VSUP、VCC和VIO在规格范围内
    • 为每个电源提供足够的去耦电容
  2. PCB布局‌:
    • 保持CAN总线走线对称
    • 尽量减少CANH/CANL的长度差异
    • 提供良好的接地平面
  3. 热管理‌:
    • 在高环境温度应用中考虑散热设计
    • 监控结温,避免超过最大额定值
  4. EMC设计‌:
    • 根据应用环境选择合适的保护电路
    • 考虑使用共模扼流圈和TVS二极管
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