TCAN114x-Q1 增强型 CAN FD 收发器：设计与应用全解析

在当今的电子设计领域，CAN FD 收发器扮演着至关重要的角色，尤其是在汽车和工业运输等对通信可靠性和效率要求极高的场景中。德州仪器（TI）的 TCAN114x-Q1 系列增强型 CAN FD 收发器，凭借其卓越的性能和丰富的功能，成为了众多工程师的首选。今天，我们就来深入探讨一下这款收发器的特性、应用以及设计要点。

文件下载：tcan1146-q1.pdf

一、特性亮点

（一）汽车级标准与兼容性

TCAN114x-Q1 符合 AEC-Q100（等级 1）标准，满足汽车应用的严苛要求。同时，它也符合 ISO 11898-2:2016 标准，确保了与现有 CAN 网络的良好兼容性。这使得它在汽车电子装置、照明、信息娱乐系统和仪表组等应用中能够稳定可靠地工作。

（二）高速通信与选择性唤醒

该系列收发器支持高达 5 Mbps 的 CAN FD 通信速率，能够满足高速数据传输的需求。其中，TCAN1145-Q1 和 TCAN1146-Q1 还支持选择性唤醒/局部联网功能，在发送/接收无差错经典 CAN 或 CAN FD 数据的同时，允许系统在活动状态下以更少的节点数运行，其余节点则处于低功耗睡眠模式，从而有效降低了系统功耗。

（三）功能安全设计

TCAN1144-Q1 和 TCAN1146-Q1 属于功能安全质量管理型器件，并且提供有助于进行功能安全系统设计的文档。而 TCAN1145-Q1 同样提供功能安全特性，为系统的可靠性和安全性提供了有力保障。

（四）宽电压范围与保护功能

TCAN114x-Q1 支持 1.8V 至 5V 的处理器 IO 标称电压，适应多种处理器的需求。其宽工作电压范围包括 ±58V 总线故障保护和 ±12V 共模，能够有效应对各种复杂的电气环境。此外，该系列器件还具备看门狗、总线故障诊断和报告、可编程 INH/LIMP 引脚等功能，进一步增强了系统的稳定性和可靠性。

（五）多样化封装形式

TCAN114x-Q1 提供 14 引脚 SOIC、VSON 和 SOT23 封装，其中 VSON 封装提高了自动光学检测（AOI）能力，方便了生产制造过程中的质量检测。

二、应用场景

（一）汽车领域

在汽车行业，TCAN114x-Q1 可广泛应用于车身电子装置和照明、汽车信息娱乐系统和仪表组、混合动力、电动和动力总成系统等。其高速通信能力和选择性唤醒功能，能够满足汽车电子系统对数据传输和功耗控制的要求；而功能安全特性则为汽车的安全运行提供了保障。

（二）工业运输

在工业运输领域，CAN 总线常用于设备之间的通信。TCAN114x-Q1 的高可靠性和宽电压范围，使其能够适应工业环境中的复杂电气条件，确保数据的稳定传输。

三、详细设计要点

（一）引脚功能与配置

TCAN114x-Q1 的各个引脚都有其特定的功能。例如，VSUP 引脚连接到电池电源，为内部稳压器提供电源；VIO 引脚提供与微处理器 IO 电压匹配的数字 IO 电压，避免了对电平转换器的需求；INH/LIMP 引脚可控制系统稳压器和电源，还可配置为跛行回家功能。在设计过程中，需要根据具体应用需求正确配置这些引脚。

（二）器件功能模式

该系列器件具有多种工作模式，包括正常模式、待机模式、监听模式、睡眠模式和失效防护模式以及两种受保护模式。不同模式下，器件内处于运行状态的部分不同，通过 SPI 寄存器进行选择。例如，在正常模式下，CAN 驱动器和接收器均能完全正常运行；而在睡眠模式下，可降低系统功耗。工程师需要根据系统的实际需求，合理选择和切换工作模式。

（三）总线负载能力与端接

ISO 11898-2:2016 标准规定了总线负载和端接要求。TCAN114x-Q1 在理论上支持较多的节点数，但在实际设计中，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，合理选择总线长度、桩线长度和节点数。同时，电缆两端应采用阻值等于线路特性阻抗的电阻进行端接，以避免信号反射。如果需要对总线的共模电压进行滤波和稳压，还可以采用分裂端接方式。

（四）电源与布局设计

在电源设计方面，需要在 VSUP 端子附近放置大容量电容和 100nF 电容，在 VIO 电源端子附近放置大容量电容，以确保电源的稳定性。在布局设计上，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，以防止瞬态脉冲群、ESD 和噪声传送至电路板。同时，使用电源和接地层来提供低电感，合理布置旁路电容和大容量电容，以减少布线电感和过孔电感。

四、总结与思考

TCAN114x-Q1 系列增强型 CAN FD 收发器以其丰富的特性和广泛的应用场景，为电子工程师提供了一个强大的解决方案。在实际设计过程中，我们需要充分了解其特性和功能，结合具体应用需求，合理进行引脚配置、模式选择、总线设计和电源布局等工作。同时，我们也要关注系统的兼容性、可靠性和安全性，确保设计出的产品能够满足市场的需求。

作为电子工程师，我们在面对不断发展的技术和日益复杂的应用场景时，需要不断学习和探索，才能更好地利用这些优秀的器件，设计出更加出色的产品。你在使用类似收发器的过程中，遇到过哪些挑战和问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。