汽车CAN FD收发器的优选之选——TCAN843-Q1

在汽车电子领域，CAN（Controller Area Network）总线通信技术一直是核心的通信手段之一。随着汽车功能的不断增加和智能化程度的提升，对CAN总线的性能要求也越来越高。CAN FD（CAN with Flexible Data Rate）作为CAN总线的升级版本，能够提供更高的数据传输速率和更大的数据长度，满足了现代汽车对高速、可靠通信的需求。今天，我们就来详细介绍一款具有睡眠模式的汽车类CAN FD收发器——TCAN843-Q1。

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特性亮点

1. 严格标准与安全设计

TCAN843-Q1符合面向汽车应用的AEC Q100标准，并且是功能安全型器件。在发布时会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安全运行提供了有力保障。同时，它也符合ISO 11898-2:2024的要求，确保了与国际标准的兼容性。

2. 宽电压与高速通信支持

该收发器具有宽工作输入电压范围，支持传统CAN和CAN FD（高达5Mbps），并且$V_{IO}$电平转换支持3.3V至5.5V，能够适配多种不同的系统电压需求。这使得它在不同的汽车电子系统中都能稳定工作，无论是传统的CAN通信还是高速的CAN FD通信，都能轻松应对。

3. 多样工作模式

TCAN843-Q1拥有多种工作模式，包括正常模式、静音模式、待机模式和低功耗睡眠模式。不同的工作模式可以根据实际应用场景进行灵活切换，从而实现节能和优化系统性能的目的。例如，在车辆处于待机状态时，可以将收发器切换到待机模式或睡眠模式，降低功耗，延长电池使用寿命。

4. 系统电源控制与唤醒功能

它具备高压INH输出，可用于系统电源控制，通过控制外部稳压器来实现对系统电源的管理。同时，支持通过WAKE引脚实现本地唤醒，当检测到唤醒事件时，能够迅速从低功耗模式恢复到正常工作状态，确保系统的实时响应能力。

5. 完善的保护特性

在保护特性方面，TCAN843-Q1表现出色。它具有±40V CAN总线容错能力，能够有效抵御总线电压的波动和干扰；$V_{SUP}$上支持负载突降，增强了在复杂电源环境下的稳定性；还具备IEC ESD保护、欠压保护、热关断保护以及TXD显性状态超时（TXD DTO）保护等多种功能，全方位保障器件的安全运行。

6. 良好的封装设计

采用具有可湿性侧面的14引脚引线式（SOT和SOIC）封装以及无引线（VSON）封装，提高了自动光学检测（AOI）能力，方便生产制造过程中的质量检测和控制。

应用领域广泛

TCAN843-Q1的应用领域非常广泛，涵盖了车身电子装置和照明、汽车网关、高级驾驶辅助系统（ADAS）、信息娱乐系统与仪表组、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）以及工业运输等多个方面。在这些应用场景中，它都能发挥出其高性能、高可靠性的优势，为系统的稳定运行提供有力支持。

规格参数详解

1. 绝对最大额定值

了解器件的绝对最大额定值对于正确使用和设计电路至关重要。TCAN843-Q1的电源电压、CAN总线电压、输入输出电压等都有明确的最大和最小值限制。例如，$V_{SUP}$电源电压的范围是 -0.3V至40V，能够支持300ms内高达40V的负载突降。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，因此在设计时必须严格遵守。

2. ESD等级

静电放电（ESD）是电子器件面临的一个重要问题，TCAN843-Q1在这方面表现出色。它符合AECQ100-002标准的人体放电模型（HBM）和AEC Q100-011标准的充电器件模型（CDM），CANH和CANL引脚以GND为基准的ESD等级高达 +8000V，其他引脚也有相应的保护等级，有效防止了ESD对器件的损害。

3. 建议运行条件

为了确保器件的最佳性能和可靠性，建议在特定的运行条件下使用。例如，$V{SUP}$电源电压的建议范围是4.5V至28V，$V{IO}$电源电压的建议范围是2.9V至5.5V，$V_{CC}$ CAN收发器电源电压的建议范围是4.5V至5.5V。在这些建议运行条件下，器件能够稳定、高效地工作。

4. 热性能信息

热性能对于电子器件的稳定性和寿命也有着重要影响。TCAN843-Q1的不同封装形式具有不同的热阻参数，如结至环境热阻（$R{θJA}$）、结至外壳（顶部）热阻（$R{θJc(top)}$）等。了解这些热性能参数有助于在设计散热系统时做出合理的决策，确保器件在正常的温度范围内工作。

5. 电源特性

在电源特性方面，不同工作模式下的电源电流和欠压阈值等参数都有详细的规定。例如，在正常模式、静音模式和进入睡眠模式时，$I{SUP_NORMAL}$电源电流最大为140μA；在睡眠模式下，$I{SUP_SLEEP}$电源电流典型值为18μA，最大值为30μA。这些参数对于评估系统的功耗和设计电源管理电路非常重要。

6. 电气特性

电气特性包括CAN驱动器特性和CAN接收器特性等。例如，CAN驱动器的显性输出电压、隐性输出电压、驱动器对称性等参数，以及CAN接收器的显性状态输入电压范围、隐性状态输入电压范围等参数，都直接影响着CAN总线通信的质量和可靠性。

7. 时序要求

在高速通信系统中，时序要求是非常关键的。TCAN843-Q1的总循环延迟、总线唤醒超时值、模式更改时间等时序参数都有明确的规定。例如，总循环延迟（驱动器输入（TXD）至接收器输出（RXD））在隐性状态至显性状态和显性状态至隐性状态下的最大值均为250ns，确保了数据传输的及时性和准确性。

8. 开关特性

开关特性包括驱动器和接收器的传播延迟时间、输出信号上升时间和下降时间等。这些参数对于评估信号的传输速度和质量非常重要。例如，TXD高电平到驱动器隐性的传播延迟时间（$t_{PHR}$）典型值为75ns，最大值为90ns。

详细说明与功能模式

1. 概述

TCAN843-Q1是一款高速控制器局域网（CAN）收发器，符合ISO 11898-2:2024高速CAN规范对物理层的要求，支持传统CAN和CAN FD网络，数据速率高达5兆位/秒（Mbps）。它至少支持多种CAN和CAN FD标准，并且有三个独立的电源输入，通过$V_{IO}$可以直接连接至3.3V或5V控制器，无需电平转换器。同时，它还具备多种保护和诊断功能，能够及时发现和处理各种故障情况。

2. 功能方框图

通过功能方框图可以更直观地了解TCAN843-Q1的内部结构和工作原理。它包括CAN驱动器、CAN接收器、数字内核、低功耗CAN接收器等多个部分，各个部分协同工作，实现了CAN总线通信的功能。

3. 特性说明

电源引脚

• $V_{SUP}$引脚连接到电池电源，为支持数字内核和低功耗CAN接收器的内部稳压器提供电源。
• $V_{CC}$引脚为CAN收发器提供5V电源电压。
• $V_{IO}$引脚提供数字I/O电压以匹配CAN FD控制器I/O电压，支持2.9V至5.5V的I/O电压，适配多种控制器的需求。

数字输入与输出

• TXD引脚是从CAN FD控制器到TCAN843-Q1的逻辑电平输入信号，偏置到$V_{IO}$电平，以确保在引脚悬空时强制采用隐性输入。
• RXD引脚是从TCAN843-Q1到CAN FD控制器的逻辑电平信号输出，一旦存在有效的$V{IO}$，便会驱动为$V{IO}$电平作为逻辑高电平输出。
• nFAULT引脚用于将TCAN843-Q1状态指示标志传输到CAN FD控制器，通过该引脚可以及时了解器件的工作状态和故障情况。

故障指示

TCAN843-Q1通过nFAULT和RXD引脚来指示各种故障状态，如欠压故障、TXD显性超时故障、CAN总线显性故障等。了解这些故障指示对于及时发现和解决系统问题非常重要。

4. 器件功能模式

TCAN843-Q1有六种工作模式：正常模式、待机模式、静音模式、进入睡眠模式、睡眠模式和关闭模式。可以使用nSTB引脚和EN引脚结合电源条件、温度条件和唤醒事件来控制工作模式选择。

正常模式

这是器件的正常运行模式，CAN驱动器和接收器均能完全正常运行，实现CAN通信的双向进行。进入正常模式会清除WAKERQ和PWRON标志，确保系统的稳定运行。

静音模式

也称为仅监听模式和仅接收模式，在此模式下，禁用CAN驱动器，但接收器完全正常运行，适用于只需要接收数据的场景。

待机模式

是一种低功耗模式，禁用驱动器和接收器，可减少电流消耗，但INH端子处于开启状态，允许系统的其余部分恢复正常运行。

睡眠模式

是最低功耗模式，关闭CAN发送器和主接收器，低功耗接收器能够监控总线是否存在唤醒模式要求的活动，通过CAN总线引脚接收到有效的唤醒模式或发生本地WAKE事件时，器件可以从睡眠模式中唤醒。

应用信息与设计建议

1. 应用信息

TCAN843-Q1通常用于具有主机微处理器或FPGA的应用，并且需要结合电源管理技术来控制应用的电源供应。在设计CAN网络时，需要考虑总线负载能力、长度和节点数等因素，以确保网络的稳定运行。同时，合理的CAN终端设计可以改善网络的电磁发射行为，提高信号的质量。

2. 电源相关建议

为了实现可靠运行，应在尽可能靠近电源引脚的位置放置100nF去耦电容器，以减少开关模式电源输出中出现的电源电压波纹，补偿PCB电源平面的电阻和电感。

3. 布局

在PCB设计过程中，应采用高频布局技术，将保护和滤波电路放置于尽可能靠近总线连接器的位置，以防止瞬变脉冲群、ESD和噪声传送至电路板。同时，合理布置旁路电容、大容量电容和总线端接电阻等元件，确保信号的稳定传输。

总结

TCAN843-Q1作为一款高性能、高可靠性的汽车类CAN FD收发器，具有丰富的特性和功能，能够满足现代汽车电子系统对高速、可靠通信的需求。在实际应用中，我们需要根据具体的需求和场景，合理选择工作模式，正确设计电路和布局，以充分发挥其优势。相信随着汽车电子技术的不断发展，TCAN843-Q1将会在更多的领域得到广泛应用。

各位电子工程师们，在你们的项目中是否也会考虑使用TCAN843-Q1呢？你们在CAN总线设计中遇到过哪些问题和挑战呢？欢迎在评论区分享你们的经验和想法。