TCAN1472-Q1汽车级CAN FD收发器：特性、应用与设计要点

引言

在汽车电子领域，CAN FD（Controller Area Network with Flexible Data Rate）技术凭借其高数据传输速率和灵活性，成为了现代汽车通信网络的重要组成部分。TCAN1472-Q1作为一款具有信号改善功能（SIC）、待机模式和故障保护功能的汽车级CAN FD收发器，为汽车电子系统的设计提供了可靠的解决方案。本文将深入介绍TCAN1472-Q1的特性、应用场景以及设计过程中的关键要点。

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一、TCAN1472-Q1的特性

1. 汽车级标准与功能安全

TCAN1472-Q1符合AEC Q100（1级）标准，满足汽车应用的严格要求，并且是功能安全型器件，可提供用于功能安全系统设计的文档，符合ISO 11898-2:2024标准的要求，包括附件A的CAN SIC规范。这使得它能够在汽车复杂的电磁环境和恶劣的工作条件下稳定运行，为汽车电子系统的安全性提供了保障。

2. 数据速率支持

该收发器支持传统CAN和CAN FD（高达8Mbps），通过减少复杂拓扑中的振铃，积极改善总线信号，并且向后兼容，可用于传统CAN网络。这意味着在升级现有CAN网络时，无需对整个系统进行大规模改造，降低了升级成本和风险。

3. 电平转换与工作模式

$V{IO}$电平转换支持1.7V至5.5V工作模式，包括正常模式和支持远程唤醒请求功能的低功耗待机模式。在待机模式下，只需要$V{IO}$电源，因此可以关闭$V_{CC}$以实现进一步的系统级节电。这种灵活的工作模式设计，使得TCAN1472-Q1能够适应不同的应用场景和功耗要求。

4. 无源行为与热插拔支持

未供电时，总线和逻辑终端处于高阻态，对运行总线或应用无负载，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。同时，还定义了浮动逻辑引脚和电源欠压情况下的器件行为，提高了系统的可靠性和稳定性。

5. 保护特性

总线引脚上提供IEC ESD保护，具备±58V CAN总线容错能力，$V{CC}$和$V{IO}$（仅限V型号）电源终端具有欠压保护，TXD显性状态超时（TXD DTO）和热关断保护（TSD）等功能。这些保护特性能够有效防止器件在异常情况下损坏，延长器件的使用寿命。

6. 封装形式

采用SOIC（8）、小型SOT - 23（8）和无引线VSON（8）封装，具有可湿性侧面，提高了自动光学检测（AOI）能力，方便生产制造和质量检测。

二、应用场景

1. 汽车网关

汽车网关负责不同CAN网络之间的数据交换和协议转换，TCAN1472-Q1的高数据速率和信号改善功能，能够确保网关在处理大量数据时的高效性和稳定性，实现不同子网之间的可靠通信。

2. 高级驾驶辅助系统（ADAS）

ADAS系统对数据传输的实时性和准确性要求极高，TCAN1472-Q1的高速数据传输能力和故障保护功能，能够满足ADAS系统中传感器与控制器之间的通信需求，为车辆的安全驾驶提供保障。

3. 车身电子装置和照明

在车身电子装置和照明系统中，需要对多个节点进行控制和通信，TCAN1472-Q1的低功耗待机模式和热插拔支持，能够降低系统功耗，方便系统的安装和维护。

4. 混合动力、电动和动力总成系统

这些系统对通信的可靠性和安全性要求严格，TCAN1472-Q1的功能安全特性和总线容错能力，能够确保在复杂的电气环境下，动力总成系统的各个部件之间实现稳定的通信。

5. 汽车信息娱乐系统与仪表组

汽车信息娱乐系统和仪表组需要实时显示各种信息，TCAN1472-Q1的高速数据传输能力和电平转换功能，能够满足系统与其他部件之间的通信需求，提供流畅的用户体验。

三、设计要点

1. 引脚配置与功能

TCAN1472-Q1具有8个引脚，每个引脚都有其特定的功能。例如，TXD是CAN发送数据输入，集成上拉电阻；RXD是CAN接收数据输出，断电时三态；STB是待机模式控制输入，集成上拉电阻等。在设计时，需要根据具体的应用场景，正确连接各个引脚，确保器件的正常工作。

2. 电源设计

TCAN1472-Q1收发器设计为在4.5V至5.5V的$V{CC}$主输入电源电压范围内运行，TCAN1472V - Q1采用I/O电平转换电源输入$V{IO}$，设计电压范围为1.8V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，以减少电源噪声对器件的影响。

3. CAN总线端接

总线末端可以采用单个120Ω电阻进行端接，放在电缆上或端接节点中。如果总线的共模电压需要进行滤波和稳压，则可以采用分裂终端。分裂终端通过滤除差分信号线路上可能存在的高频共模噪声来改善网络的电磁辐射行为。在设计时，需要根据具体的应用场景和总线长度，选择合适的端接方式。

4. 布局设计

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。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。同时，高频电流会选择阻抗最小的路径，而非电阻最小的路径，在布局时需要充分考虑这一点。

5. 唤醒功能设计

TCAN1472-Q1支持远程唤醒请求，可让主机微控制器了解总线已运行，节点应恢复正常运行。该器件使用ISO 11898 - 2:2024标准中的多重滤波显性唤醒模式（WUP）来鉴定总线活动。在设计时，需要合理设置唤醒模式的参数，如$WK_FILTER$时间和$t_{WK_TIMEOUT}$，以防止噪声和总线卡在显性故障导致错误的唤醒请求，同时允许任何有效报文发起唤醒请求。

四、总结

TCAN1472-Q1汽车级CAN FD收发器凭借其丰富的特性和广泛的应用场景，为汽车电子系统的设计提供了强大的支持。在设计过程中，电子工程师需要充分了解器件的特性和设计要点，合理进行引脚配置、电源设计、总线端接、布局设计和唤醒功能设计等，以确保系统的可靠性、稳定性和性能。随着汽车电子技术的不断发展，TCAN1472-Q1有望在更多的汽车应用中发挥重要作用。

大家在使用TCAN1472-Q1进行设计时，是否遇到过一些特殊的问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。