TCAN6062-Q1：汽车类CAN XL收发器的卓越之选

在汽车电子领域，CAN（Controller Area Network）总线作为一种广泛应用的通信协议，对于实现车辆各系统之间的数据传输和协同工作起着至关重要的作用。随着汽车技术的不断发展，对CAN总线的性能和功能提出了更高的要求。TI推出的TCAN6062-Q1汽车类CAN XL收发器，以其出色的特性和功能，为汽车电子系统的设计带来了新的解决方案。

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一、特性亮点

1. 标准与兼容性

TCAN6062-Q1符合面向汽车应用的AEC Q100标准，这意味着它经过了严格的汽车级认证，能够在恶劣的汽车环境中稳定可靠地工作。同时，它符合ISO 11898-2:2024附件A的要求，支持具有SIC模式和FAST模式的HS-PMA (CAN XL)，不仅向后兼容经典CAN应用，还能支持高达8Mbps的CAN FD网络，为不同需求的汽车电子系统提供了广泛的兼容性。

2. 高速传输与信号改善

在FAST模式下，该收发器支持高达20Mbps的信号传输速率，在SIC模式下支持高达8Mbps的信号传输速率，能够满足汽车电子系统对高速数据传输的需求。其FAST TX模式和FAST RX模式支持CAN XL数据信号传输，通过减少复杂拓扑中的振铃，积极改善总线信号，提高了信号的稳定性和可靠性。特别是信号改善功能（SIC），通过最大限度地减少信号振铃，提高了复杂星形拓扑中可实现的更大数据速率，有效解决了CAN网络中因节点充当桩线而导致的阻抗不匹配问题。

3. 功能安全与保护特性

TCAN6062-Q1是功能安全型器件，在器件发布时将提供相关文档来协助进行功能安全系统设计。它具备多种保护特性，如总线引脚上的IEC ESD保护、总线故障保护（±58V）、$V{CC}$和$V{IO}$电源终端的欠压保护、TXD显性超时（TXD DTO）以及热关断保护（TSD）等，能够有效保护器件和整个系统免受各种异常情况的影响，提高了系统的安全性和可靠性。

4. 低功耗与灵活模式

该收发器支持低功耗待机模式，允许通过CAN总线（符合ISO 11898-2:2024附件A定义的唤醒模式（WUP））实现远程唤醒。在待机模式下，CAN驱动器和主接收器处于关闭状态，仅启用低功耗接收器和总线监视电路，可显著降低系统功耗。同时，它还支持正常模式，包括SIC、FAST TX、FAST RX等子模式，可根据实际应用需求灵活切换。

5. 封装优势

采用SOIC (8) 和无引线3mm x 3mm VSON (8) 封装，具有可润湿侧翼并提供改善的自动光学检测（AOI）功能，方便生产制造和检测，提高了生产效率和产品质量。

二、引脚配置与功能

TCAN6062-Q1的引脚配置清晰合理，各引脚具有明确的功能。TXD引脚用于CAN发送数据输入，以$V{IO}$为基准（对于无$V{IO}$的器件则以$V{CC}$为基准），在SIC模式下控制SIC发送器的状态，还可用于控制FAST TX发送器和FAST RX接收器的运行；GND引脚为收发器的接地引脚，必须连接到PCB接地端；$V{CC}$引脚为CAN收发器提供5V电源；RXD引脚为CAN接收数据输出，断电时三态，对于TCAN6062-Q1以$V{CC}$为基准，对于TCAN6062V-Q1则以$V{IO}$为基准；$V_{IO}$引脚（仅适用于TCAN6062V-Q1）提供数字I/O电压以匹配CAN控制器电压，支持从1.7V至5.5V的电压范围；CANH和CANL引脚为CAN高电平和CAN低电平差分总线引脚，连接到CAN收发器和低电压WUP CAN接收器；STB引脚为待机模式控制输入，集成上拉电阻，可将器件置于待机模式。

三、规格参数

1. 绝对最大额定值

规定了器件在各种情况下能够承受的最大电压、电流和温度等参数，如$V{CC}$电源电压范围为 -0.3V至6V，$V{IO}$电源电压范围为 -0.3V至6V，CANH和CANL上的CAN总线I/O电压范围以接地为基准为 -58V至58V等。超出这些绝对最大额定值运行可能会对器件造成永久损坏。

2. ESD等级

所有引脚的HBM分类等级为3A（±4000V），全局引脚CANH和CANL（相对于GND）的HBM分类等级为3B（±10000V），充电器件模型（CDM）分类等级为C5（±750V），表明该器件具有良好的静电放电防护能力。

3. 建议运行条件

明确了器件正常运行时的电压、电流和温度等条件，如$V{CC}$电源电压建议范围为4.75V至5.25V，$V{IO}$电源电压建议范围为1.71V至5.5V，结温范围为 -40°C至150°C等。在这些建议条件下运行，器件能够发挥最佳性能。

4. 热特性

给出了结至环境热阻、结至外壳（顶部）热阻、结至电路板热阻等热特性参数，有助于工程师在设计散热方案时进行参考，确保器件在正常工作温度范围内运行。

5. 电源特性

详细列出了不同模式下的电源电流参数，如SIC模式下的电源电流在显性和隐性状态下的典型值和最大值，以及待机模式下的电源电流等，为电源设计提供了重要依据。

6. 电气特性

包括驱动器和接收器在不同模式下的输出电压、输入电阻、差分输出电压等电气参数，这些参数对于保证器件的电气性能和信号质量至关重要。

7. 开关特性

规定了器件在不同模式之间切换的时间参数，如PWM检测时间、PWM符号接受长度、模式预选择时间等，确保了器件在不同工作模式之间的快速、稳定切换。

四、详细说明

1. 信号改善功能

SIC功能通过减少信号振铃，提高了复杂星形拓扑中可实现的更大数据速率。在常规CAN FD收发器中，显性到隐性边沿容易出现振铃问题，而TCAN6062-Q1使用基于TX的SIC解决此问题，继续驱动总线呈现隐性，直至$t_{ACT_REC_end}$，减少反射，使采样点处的隐性位更干净。

2. CAN XL和FAST模式

CAN XL通过在CAN帧的数据阶段将驱动器切换到推挽驱动器架构，利用仲裁阶段结束后无多个器件争用驱动状态的优势，实现更高的数据速率。FAST TX模式驱动器有两种强驱动的驱动状态，而SIC模式驱动器只有一种强显性驱动状态。为了使收发器将驱动状态更改为FAST TX模式，CAN XL控制器在TXD引脚上驱动PWM信号，根据PWM信号的占空比输出Level_0或Level_1状态。同时，CAN XL FAST模式使用的差分逻辑阈值与CAN FD和CAN SIC收发器不同，需要一个额外的FAST模式接收器来解码FAST TX模式驱动状态。

3. 特性说明

对各引脚的功能进行了详细解释，如TXD引脚不仅控制SIC发送器的状态，还用于控制FAST TX发送器和FAST RX接收器的运行；对CAN总线的不同状态（隐性、显性、level_0、level_1等）进行了定义和说明，以及如何通过TXD引脚的PWM信号实现模式切换等。

4. 器件功能模式

主要包括正常模式和待机模式。正常模式下，CAN通信为双向，驱动器和接收器可根据TXD上是否存在PWM输入在SIC模式和FAST模式之间切换；待机模式为低功耗模式，CAN驱动器和主接收器关闭，启用低功耗接收器和总线监视电路，可通过CAN总线发出RXD唤醒请求。

五、应用和实施

1. 典型应用

TCAN6062-Q1通常用于具有主机微处理器（包括负责CAN协议数据链路层的CAN控制器）的应用。为了实现CAN XL，CAN控制器需要支持CAN XL标准，能够生成将TCAN6062-Q1切换到FAST TX和FAST RX模式所需的PWM信号。同时，它也可与支持经典CAN或CAN FD的CAN控制器一起使用。

2. 系统示例

给出了使用5V I/O连接和1.8V、2.5V、3.3V IO连接的典型收发器应用示例，展示了总线终端的连接方式，为工程师进行系统设计提供了参考。

3. 电源相关建议

建议器件收发器在4.75V至5.25V的$V{CC}$主输入电源电压范围内运行，TCAN6062V-Q1的$V{IO}$电源输入设计电压范围为1.71V至5.5V，且两个电源输入必须经过良好调节。同时，应在CAN收发器的主$V{CC}$和$V{IO}$电源引脚附近放置去耦电容。

4. 布局

布局时应将保护和滤波电路放置于尽可能靠近总线连接器的位置，以防止瞬变、ESD和噪声传播到电路板。去耦电容应尽可能靠近收发器的电源引脚$V{CC}$和$V{IO}$放置，当旁路电容和保护器件连接电源和地时，应至少使用两个过孔以减少布线电感和过孔电感。

六、总结

TCAN6062-Q1汽车类CAN XL收发器以其高速传输、信号改善、功能安全、低功耗等特性，以及清晰合理的引脚配置和丰富详细的规格参数，为汽车电子系统的设计提供了强大的支持。在实际应用中，工程师可以根据具体需求，合理选择器件的工作模式和配置，同时注意电源设计和布局等方面的要求，以充分发挥该器件的优势，实现高性能、高可靠性的汽车电子系统设计。大家在使用过程中遇到过哪些问题呢？欢迎一起讨论交流。