德州仪器TCAN1057A-Q1 CAN FD收发器技术解析

Texas Instruments TCAN1057A-Q1/TCAN1057AV-Q1 CAN FD收发器是符合ISO 11898-2:2016物理层要求的高速控域网 (CAN) 收发器。该收发器通过了电磁兼容性 (EMC) 认证，因此非常适合用于传统CAN和CAN FD网络，速率高达每秒5兆位 (Mbps)。这些器件可在更简单的网络中以高达8Mbps的速度运行。收发器支持两种运行模式：正常模式和静音模式。收发器还具有多种保护和诊断功能，包括热关断 (TSD)、TXD主导超时 (DTO) 和总线故障保护（最高 ±58V）。该器件定义了电源欠压或引脚浮动情况下的故障安全行为。Texas Instruments TCAN1057A-Q1/TCAN1057AV-Q1收发器在VIO引脚上集成有电平转换器，提供内部逻辑电平转换，从而将收发器输入/输出直接连接到18V、2.5V、3.3V或5V逻辑电平。

数据手册：*附件：Texas Instruments TCAN1057A-Q1，TCAN1057AV-Q1 CAN FD收发器数据手册.pdf

特性

• AEC-Q100 (1级) 符合汽车应用要求
• 符合ISO 11898-2:2016物理层标准的要求
• 可提供功能安全能力
  • 可提供文档，协助功能安全系统设计
• 支持传统CAN，优化CAN FD性能（2、5和8Mbps）
  • 短暂且对称的传播延迟，用于增强时序裕度
• TCAN1057AV I/O电压范围支持1.7V至5.5V
• 支持12V和24V电池应用
• 接收器共模输入电压：±12V
• 保护特性
  • ±58V总线故障保护
  • 欠压保护
  • TXD显性超时 (DTO)
    • 数据速率低至9.2kbps
  • 热关断保护 (TSD)
• 工作模式
  • 正常模式
  • 静音模式
• 未上电时的优化行为
  • 总线和逻辑引脚为高阻抗（工作总线或应用上无负载）
  • 支持热插拔：总线和RXD输出上电/断电无毛刺脉冲运行
• 结温范围为–40°C至150°C，有SOIC (8)、小尺寸SOT-23 (8)以及无引线VSON (8) 封装可供选择，具有改进的自动光学检测 (AOI) 功能

简化示意图

‌德州仪器TCAN1057A-Q1 CAN FD收发器技术解析‌

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‌一、产品概述‌

德州仪器（TI）的TCAN1057A-Q1系列是符合ISO 11898-2:2016标准的高速CAN FD（灵活数据速率）收发器，专为汽车电子系统设计。其核心特性包括：

• ‌AEC-Q100 Grade 1认证‌：适用于严苛的汽车环境（-40°C至150°C结温）。
• ‌支持CAN FD‌：兼容传统CAN协议，优化2Mbps、5Mbps及8Mbps高速通信。
• ‌高可靠性保护‌：总线故障保护（±58V）、热关断（TSD）、欠压锁定（UVLO）等。
• ‌低功耗设计‌：支持静默模式（Silent Mode），静态电流低至2.1mA。

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‌二、关键特性与性能‌

1. ‌电气特性‌
   • ‌工作电压‌：VCC 4.5V5.5V，VIO 1.7V5.5V（TCAN1057AV-Q1支持宽范围I/O电平转换）。
   • ‌总线保护‌：短时耐压±58V，ESD防护达±8kV（接触放电）。
   • ‌传播延迟‌：典型值125ns（TXD至RXD环路延迟），支持8Mbps高速通信。
2. ‌模式控制‌
   • ‌正常模式‌：双向通信，TXD输入驱动CAN总线差分信号。
   • ‌静默模式‌：禁用驱动器，仅接收总线数据，适用于诊断或监听场景。
3. ‌故障保护机制‌
   • ‌ TXD显性超时（DTO） ‌：防止软件故障导致总线锁死（超时阈值1.2ms~4ms）。
   • ‌ 热关断（TSD） ‌：结温超175°C时自动关闭驱动器，避免热损坏。

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‌三、典型应用场景‌

1. ‌车身电子模块‌：如车门控制、座椅调节等低延迟通信需求。
2. ‌车载网关‌：支持多速率CAN FD网络互联。
3. ‌ 高级驾驶辅助系统（ADAS） ‌：需高可靠性的传感器数据传输。
4. ‌信息娱乐系统‌：兼容传统CAN与CAN FD，适应多媒体数据流。

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‌四、设计要点‌

1. ‌电源与布局‌
   • 推荐使用低噪声LDO（如TPS系列）为VCC供电，VIO需匹配控制器逻辑电平。
   • PCB布局时，CANH/CANL走线需等长差分对，并远离高频信号线。
2. ‌终端匹配‌
   • 总线端接60Ω电阻（±10%），降低信号反射。复杂网络可增加共模扼流圈。
3. ‌失效模式处理‌
   • 未供电时，总线引脚呈高阻态，避免影响其他节点通信。
   • 欠压状态下，RXD输出高阻，总线弱下拉至GND。

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‌五、封装与选型‌

型号	封装选项	尺寸（mm）	适用场景
TCAN1057A-Q1	SOIC-8, SOT-23-8	4.9×6, 2.9×2.8	标准空间限制
TCAN1057AV-Q1	VSON-8	3×3	超紧凑设计