Texas Instruments TCAN1043A-Q1汽车级CAN FD收发器技术解析

描述

Texas Instruments TCAN1043A-Q1汽车级CAN FD收发器是一款高速控制器局域网 (CAN) 收发器,符合ISO 11898-2:2016高速CAN规范的物理层要求。该器件支持传统CAN和CAN FD数据网络,速度高达8Mb/s (Mbps)。

数据手册:*附件:Texas Instruments TCAN1043A-Q1汽车级CAN FD收发器数据手册.pdf

TCAN1043A-Q1可以通过INH输出引脚选择性地启用系统上的各种电源,从而在整个系统级别减少电池电流消耗。借助该特性,可实现低电流休眠状态,其中电源传到除TCAN1043A-Q1外的所有系统组件,同时监控CAN总线。检测到唤醒事件时,TCAN1043A-Q1通过驱动INH高电平发起系统启动。

Texas Instruments TCAN1043A-Q1采用SWE定时器,可在待机模式下4分钟 (tINACTIVE) 非活动后安全转换为睡眠模式。如果MCU未能将器件转换为正常模式,则该定时器可确保该器件转换为低功耗休眠模式。

特性

  • 符合汽车应用类AEC Q100标准(一级)
  • 支持功能安全
    • 可提供协助功能安全系统设计的文档
  • 满足ISO 11898-2:2016的要求
  • 宽输入工作电压范围
  • 支持传统CAN和CAN FD,高达8 Mbps
  • VIO 电平转换支持1.7V至5.5V
  • 工作模式
    • 正常模式
    • 静音模式
    • 待机模式
    • 低功率睡眠模式
  • 高压INH输出,用于系统电源控制
  • 通过WAKE引脚支持本地唤醒
  • 未通电时定义行为
    • 总线和IO端子为高阻抗(运行总线或应用上无负载)
  • 在系统电源故障或软件故障时,睡眠唤醒错误 (SWE) 定时器可实现从待机模式安全转换为睡眠模式
    • 可实现更长上电时间
  • 保护特性
    • ±58V CAN总线故障容限
    • VSUP负载突降支持
    • IEC ESD保护
    • 欠压保护
    • 热关断保护
    • TXD显性状态超时 (TXD DTO)
  • 采用14引脚引线(SOT和SOIC)封装和带可湿性侧翼无引线 (VSON) 封装,可提高自动光学检测 (AOI) 功能

功能框图

CAN

Texas Instruments TCAN1043A-Q1汽车级CAN FD收发器技术解析

一、产品概述

TCAN1043A-Q1是德州仪器(Texas Instruments)推出的一款汽车级低功耗故障保护型CAN FD收发器,具有睡眠模式功能。该器件符合ISO 11898-2:2016高速CAN规范要求,支持传统CAN和高达8Mbps(TCAN1043A-Q1)或5Mbps(TCAN1043AT-Q1)的CAN FD数据传输速率。

作为AEC Q100认证的汽车级产品,TCAN1043A-Q1特别适合要求严苛的汽车电子应用场景。其功能安全能力(Functional Safety-Capable)设计提供了完整的文档支持,有助于开发者构建符合功能安全标准的系统。

二、主要特性

1. 电源特性

  • 宽输入工作电压范围
  • VIO电平转换支持1.7V至5.5V
  • 多种工作模式:正常模式、静默模式、待机模式和低功耗睡眠模式

2. 性能参数

  • 支持CAN FD高达8Mbps(TCAN1043A-Q1)或5Mbps(TCAN1043AT-Q1)
  • 典型环路延迟:140-215ns(隐性转显性),140-205ns(显性转隐性)
  • 差分输出信号上升/下降时间:50ns

3. 保护功能

  • ±58V CAN总线容错
  • 负载突降支持
  • IEC ESD保护
  • 欠压保护
  • 热关断保护
  • TXD显性状态超时(TXD DTO)

三、关键功能解析

1. 电源管理

TCAN1043A-Q1具有高效的电源管理系统,通过INH引脚可选择性控制系统中的各种电源。这使得系统能够在仅TCAN1043A-Q1保持工作时进入低电流睡眠状态,同时监控CAN总线。当检测到唤醒事件时,器件通过驱动INH为高电平来启动系统。

器件还配备了SWE(睡眠唤醒错误)定时器,可在待机模式下4分钟(tINACTIVE)不活动后安全过渡到睡眠模式,确保在MCU无法将器件转换到正常模式时仍能进入低功耗状态。

2. 唤醒功能

TCAN1043A-Q1支持通过WAKE引脚进行本地唤醒,唤醒保持时间(tWAKE_HT)为5-50μs。总线唤醒超时值(tWK(TIMEOUT))为0.8-2ms,满足各类唤醒场景需求。

3. 故障保护

器件提供全面的故障保护机制:

  • 总线故障保护:±58V
  • TXD显性超时:1.2-3.8ms
  • 总线显性超时:1.4-3.8ms
  • 热关断:175°C触发,160°C释放,10°C滞后

四、典型应用

TCAN1043A-Q1适用于多种汽车电子系统:

  • 车身电子和照明系统
  • 汽车网关
  • 高级驾驶辅助系统(ADAS)
  • 信息娱乐和仪表集群
  • 混合动力、电动和动力总成系统
  • 个人交通工具(如电动自行车)
  • 工业运输

五、封装选项

TCAN1043A-Q1提供多种封装选择:

  • 14引脚SOT封装(4.2mm x 3.26mm)
  • 14引脚SOIC封装(8.65mm x 6mm)
  • 14引脚VSON无引线封装(4.5mm x 3mm),带有可湿性侧面,便于自动光学检测(AOI)

六、设计考虑

1. 电源设计

建议电源设计时考虑:

  • VSUP范围:4.5V至40V
  • VCC范围:4.5V至5.5V
  • VIO范围:1.7V至5.5V
  • 总功耗:正常模式约62mW,高负载条件下约135mW

2. 布局建议

  • 将热焊盘连接到PCB地平面以散热
  • 注意电源去耦电容的布置
  • 考虑信号完整性和EMC设计
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