TCAN6062-Q1和TCAN6062V-Q1：汽车类CAN XL收发器的技术剖析与应用指南

在汽车电子领域，CAN（Controller Area Network）总线作为一种重要的通信协议，广泛应用于各种汽车系统中。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。TCAN6062-Q1和TCAN6062V-Q1作为具有待机模式的汽车类CAN XL收发器，为汽车电子系统的设计提供了强大的支持。本文将对这两款收发器的特性、规格、详细说明以及应用实施等方面进行深入剖析，为电子工程师在设计相关系统时提供参考。

文件下载：tcan6062v-q1.pdf

特性亮点

标准合规与功能安全

这两款收发器符合面向汽车应用的AEC Q100标准，同时满足ISO 11898 - 2:2024附件A的要求，具有SIC模式和FAST模式的HS - PMA (CAN XL)功能。并且它们是功能安全型器件，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，这为汽车电子系统的可靠性和安全性提供了坚实的保障。

高速信号传输

在FAST模式下，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。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，为高速数据传输提供了稳定的基础。

宽电压范围与多种保护特性

$V{IO}$电平转换支持1.71V至5.5V的电压范围，支持12V和24V电池应用。接收器共模输入电压为±12V，在总线引脚上提供IEC ESD保护，具备总线故障保护（±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）等多种保护特性，确保了器件在复杂环境下的稳定运行。

低功耗与灵活工作模式

支持正常模式（SIC、FAST TX、FAST RX）和低功耗待机模式，未供电时具有无源行为，总线和逻辑终端处于高阻态，支持热插拔，在总线和RXD输出上可实现上电/断电无干扰运行，并且定义了浮动逻辑引脚和电源欠压情况下的器件行为，有效降低了系统功耗，提高了系统的灵活性。

引脚配置与功能

这两款收发器的引脚配置清晰明确，各引脚功能如下：	引脚名称	引脚编号	类型	描述
TXD	1	数字输入	CAN发送数据输入
GND	2	GND	接地连接
$V_{CC}$	3	电源	5V电源电压
RXD	4	数字输出	CAN接收数据输出，断电时三态
NC	5		未内部连接；无$V_{IO}$的器件
$V_{IO}$	电源	逻辑电源电压；有$V_{IO}$的器件
CANL	6	总线IO	低电平CAN总线输入/输出线路
CANH	7	总线IO	高电平CAN总线输入/输出线路
STB	8	数字输入	待机模式控制输入，集成上拉电阻
散热焊盘（仅限VSON）			电气连接至GND，将散热焊盘连接至印刷电路板（PCB）接地平面以实现散热

通过合理配置这些引脚，可以实现收发器与其他设备的有效连接和通信。

规格参数

绝对最大额定值

$V{CC}$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，因此在设计时需要严格遵守。

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），所有引脚的CDM分类等级为C5（±750V），表明该器件具有较强的抗静电能力。

建议运行条件

$V{CC}$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等，在这些建议运行条件下，器件能够更好地发挥性能。

热特性与电源特性

结至环境热阻、结至外壳热阻等热特性参数，以及电源电流在不同模式下的典型值和最大值等电源特性参数，为工程师在进行热设计和电源设计时提供了重要依据。

详细说明

信号改善功能（SIC）

SIC功能通过最大限度地减少信号振铃来提高复杂星形拓扑中可实现的更大数据速率。在CAN网络中，由于节点充当桩线导致各点的阻抗不匹配，进而引起反射，产生信号振铃。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。

CAN XL和FAST模式

CAN XL向CAN收发器引入了额外的驱动状态，在CAN帧的数据阶段使用。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，允许在数据阶段使用更高的数据速率。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，需要一个额外的FAST模式接收器来解码FAST TX模式驱动状态，接收CAN XL控制器在TXD上驱动PWM信号来实现模式切换。

器件功能模式

正常模式

在此模式下，CAN通信为双向，驱动器和接收器可以根据TXD上是否存在PWM输入，在SIC模式和FAST模式之间切换。在SIC模式下，驱动器将TXD输入端的数字信号转换为CANH和CANL总线引脚上的差分输出；在FAST TX模式下，驱动器将TXD输入端的PWM信号转换为CANH和CANL总线引脚上的差分输出；在FAST RX模式下，驱动器对总线保持高阻抗，接收器根据FAST模式输入阈值进行信号转换。

待机模式

这是器件的低功耗模式，CAN驱动器和主接收器处于关闭状态，启用低功耗接收器和总线监视电路，以允许通过CAN总线发出RXD唤醒请求。唤醒请求会输出到RXD，本地CAN协议控制器应监视RXD是否发生转换，如果有，则通过将STB引脚拉至低电平来重新激活器件使其进入正常模式。

应用和实施

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。为了使系统实现CAN XL，CAN控制器需要支持CAN XL，能够在发送和接收CAN XL帧时生成将TCAN6062 - Q1切换到FAST TX和FAST RX模式所需的PWM信号。同时，它也可以与支持经典CAN（CAN CC）或采用灵活数据速率（CAN FD）的CAN控制器一起使用。

设计要求

CAN终端

总线末端可以采用单个120Ω电阻进行端接，也可以采用分裂端接方式，通过滤除差分信号线路上可能存在的高频共模噪声，改善网络的电磁发射行为。

总线负载能力、长度和节点数

典型CAN应用的最大总线长度可能为40米，最大桩线长度可能为0.3米，但如果设计得当，可以获得更长的总线电缆长度、桩线长度和更多的节点。TCAN6062 - Q1系列可在低至45Ω时满足1.5V要求，差分输入阻抗至少为40kΩ，理论上在单个总线段上支持超过100个收发器，但实际的最大节点数通常需要考虑系统和电缆中的信号损失、寄生负载、时序、网络失衡、接地偏移和信号完整性等问题。

电源相关建议

该器件收发器设计为在4.75V至5.25V的$V{CC}$主输入电源电压范围内运行，TCAN6062V - Q1的$V{IO}$设计电压范围为1.71V至5.5V。这两个电源输入必须经过良好调节，除旁路电容外，应将一个通常为100nF的去耦电容放置在CAN收发器的主$V{CC}$电源引脚和$V{IO}$电源引脚附近。

布局

布局指南

将保护和滤波电路放置于尽可能靠近总线连接器J1的位置，以防止瞬变、ESD和噪声传播到电路板。朝信号路径的方向设计总线保护元件，不得将瞬态电流从信号路径强行转移至保护器件。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更大限度减少布线电感和过孔电感。

布局示例

文档中提供了详细的布局示例，展示了如何在CAN节点上实现分裂终端等，为工程师进行实际布局设计提供了参考。

综上所述，TCAN6062 - Q1和TCAN6062V - Q1收发器凭借其丰富的特性、明确的引脚配置、详细的规格参数以及灵活的应用实施方式，为汽车电子系统的CAN通信设计提供了可靠的解决方案。电子工程师在设计相关系统时，可以根据实际需求充分利用这些特性和优势，实现高性能、高可靠性的汽车电子系统。同时，在设计过程中需要严格遵守器件的规格要求，合理进行布局和电源设计，以确保系统的稳定运行。大家在实际应用中是否遇到过类似器件的使用问题呢？欢迎交流分享。