SN65HVDA1040B-Q1：高性能汽车CAN总线收发器的卓越之选

在汽车电子领域，CAN（Controller Area Network）总线是连接各个电子控制单元（ECU）的关键通信方式。为了确保CAN总线系统的稳定和可靠运行，选择一款合适的CAN总线收发器至关重要。今天，我们就来详细探讨一下德州仪器（TI）推出的SN65HVDA1040B-Q1 EMC优化型高速CAN总线收发器。

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1. 产品概述

SN65HVDA1040B-Q1是一款专为汽车应用设计的CAN总线收发器，符合AEC-Q100标准，能够在-40°C至+125°C的宽温度范围内稳定工作。它符合或超过ISO 11898-2和ISO 11898-5的要求，信号传输速率高达每秒1兆位（Mbps），可满足大多数汽车CAN总线应用的需求。

2. 特性亮点

2.1 高可靠性设计

• 温度适应性强：满足AEC-Q100标准的温度等级0要求，可在-40°C至+125°C的环境温度下正常工作，适应各种恶劣的汽车使用环境。
• ESD防护出色：HBM ESD分类等级方面，除引脚5、6和7为3B级外，其余引脚均为3A级；CDM ESD分类等级为C6，有效防止静电放电对器件的损坏。

  2.2 低功耗模式

  具备带有总线唤醒功能的低电流待机模式，电流最大值小于12µA，有助于降低系统功耗，延长电池使用寿命。

  2.3 高电磁兼容性（EMC）

  适用于通过分离终端实现总线共模稳定的SPLIT电压源，能够有效减少电磁干扰，提高系统的抗干扰能力。

  2.4 广泛的兼容性

  数字输入与3.3V和5V微处理器兼容，方便与不同类型的微控制器进行接口。

  2.5 丰富的保护功能

• 总线故障保护：提供-27V至40V的总线故障保护，确保在总线出现异常电压时，器件不会损坏。
• TXD显性超时：防止TXD长时间处于显性状态，避免影响网络通信。
• 热关断保护：当器件温度过高时，自动关闭CAN驱动电路，保护器件安全。
• 上电和断电无干扰：在上电和断电过程中，不会对总线输入和输出产生干扰，保证总线的稳定运行。

3. 应用领域

• 汽车高速CAN网络：适用于SAE J2284高速CAN、SAE J1939标准数据总线接口、ISO 11783标准数据总线接口以及NMEA 2000标准数据总线接口等汽车应用场景。
• 工业控制：在一些对可靠性和抗干扰能力要求较高的工业控制领域，也可以使用该收发器构建CAN总线通信网络。

4. 详细规格

4.1 绝对最大额定值

参数	最小值	最大值	单位
Vcc（电源电压）	-0.3	6	V
总线端子电压范围（CANH、CANL、SPLIT）	-27	40	V
接收器输出电流	20	mA
ISO 7637瞬态脉冲2电压输入（CANH、CANL）	-150	100	V
电压输入（TXD、STB）	-0.3	6	V
结温	-40	150	℃
存储温度	-40	150	℃

4.2 电气特性

• 电源电流：在不同工作模式下，电源电流有所不同。例如，待机模式下最大值为12µA，显性状态下典型值为50 - 70mA，隐性状态下典型值为6 - 10mA。
• 输出电压：总线输出电压在不同状态下有明确的范围，如CANH在显性状态下为2.9 - 4.5V，隐性状态下为2 - 3V等。

  4.3 热特性

  提供了多种热阻参数，如结到环境热阻（低K热阻为140°C/W，高K热阻为112°C/W）、结到外壳热阻等，方便工程师进行散热设计。

5. 工作模式

5.1 正常模式

将STB引脚置低，CAN驱动和接收器完全工作，实现双向CAN通信。此时，驱动将TXD上的数字输入转换为CANH和CANL上的差分输出，接收器将CANH和CANL上的差分信号转换为RXD上的数字输出。

5.2 待机模式

将STB引脚置高，CAN驱动和主接收器关闭，低功耗接收器和总线监视器开启。当总线上出现持续时间超过滤波时间tBUS的显性传输时，会向RXD输出唤醒请求（低电平），提醒本地协议控制器（MCU）将器件重新激活到正常模式。

6. 设计注意事项

6.1 与3.3V微控制器配合使用

由于TXD和STB引脚有内部上拉源到VCC，对于某些微控制器，内部上拉可能不足以满足CAN时序要求，可能需要额外的外部上拉电阻。同时，要注意微控制器RXD引脚是否能承受5V电压，如果不能，需要在应用层面进行处理。

6.2 电源设计

为确保可靠运行，每个电源都应使用一个100nF的陶瓷电容进行去耦，且该电容应尽可能靠近VCC电源引脚。可以选择TPS76350等线性电压调节器为5V电源轨供电。

6.3 PCB布局

• 保护和滤波电路设计：ESD和EFT瞬态具有较宽的频率带宽，需要采用高频布局技术。在PCB设计中，应使用外部瞬态保护器件，并将其放置在总线连接器处，防止瞬态事件进入PCB和系统。
• 电源和地平面：使用VCC和地平面提供低电感路径，因为高频电流会遵循电感最小的路径。
• 总线保护组件放置：总线瞬态保护和滤波组件应尽可能靠近总线连接器，以防止瞬态、ESD和噪声干扰其他器件。
• 旁路和电容放置：旁路和大容量电容应靠近收发器的电源引脚，如C2和C3（VCC）。
• 引脚处理：对于TXD引脚，如果使用开漏主机处理器驱动，可能需要一个1kΩ至10kΩ的外部上拉电阻；SPLIT引脚可连接到CAN网络分裂终端的中心抽头，以稳定总线的共模电压；如果器件仅在正常模式下使用，STB引脚相关的电阻R3可能不需要。

7. 总结

SN65HVDA1040B-Q1作为一款高性能的汽车CAN总线收发器，凭借其高可靠性、低功耗、高电磁兼容性和丰富的保护功能，为汽车和工业控制领域的CAN总线通信提供了优秀的解决方案。在实际设计中，工程师需要根据具体的应用需求，合理选择工作模式，注意与微控制器的配合以及PCB布局等方面的问题，以充分发挥该收发器的性能优势。大家在使用过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区交流分享。