解析TCAN1043xx-Q1：汽车级低功耗故障保护CAN收发器的卓越之选

引言

在当今的汽车电子领域，高速、可靠且低功耗的通信至关重要。CAN（Controller Area Network）总线作为汽车内部通信的主流协议，其收发器的性能直接影响着整个系统的稳定性与效率。TI推出的TCAN1043xx-Q1系列汽车级低功耗故障保护CAN收发器，凭借其丰富的特性和出色的性能，成为众多工程师的理想选择。今天，我们就来深入剖析这款收发器。

文件下载：tcan1043hg-q1.pdf

一、器件概述

TCAN1043xx-Q1满足ISO 11898–2 (2016)高速控制器局域网（CAN）规范的物理层要求，为CAN总线和CAN协议控制器之间搭建了桥梁。它支持传统CAN和CAN FD协议，数据速率最高可达2Mbps，而型号以“G”结尾的器件更是专为高达5Mbps的数据速率的CAN FD应用而设计。

二、特性剖析

（一）汽车级标准与功能安全

该系列产品符合AEC Q100标准，温度等级为1（(T_{A}=-55^{circ} C)至125°C），具备出色的可靠性。同时，它还是功能安全型器件，可提供用于功能安全系统设计的文档，为汽车应用的安全性提供了有力保障。

（二）通信性能

所有器件均支持经典CAN和2Mbps的CAN FD，“G”选项更是支持5Mbps的数据速率。此外，它具有较短的对称传播延迟时间和快速循环次数，能有效增加时序裕量，在有负载CAN网络中实现更快的数据速率。

（三）工作模式与低功耗设计

它拥有正常模式、待机模式和低功耗睡眠模式等多种工作模式。在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，可在总线和RXD输出上实现上电和断电无干扰运行。通过INH输出引脚，它可以选择性地启用节点上的各种电源，从而在整个系统级别减少电池电流消耗。

（四）EMC与保护特性

该系列产品符合或超出EMC标准要求，如IEC 62228 - 3 – 2007和SAE J2962 - 2标准。同时，它具备丰富的保护特性，包括总线终端的IEC ESD保护（±8kV）、总线故障保护（±58V（非H型号）和±70V（H型号））、电源终端欠压保护、驱动器显性超时（TXD DTO）和热关断保护（TSD）等，能有效保障器件和系统的安全稳定运行。

三、应用领域

TCAN1043xx-Q1适用于12V或24V系统应用，在汽车和运输领域有着广泛的应用，如高级驾驶辅助系统（ADAS）、信息娱乐系统、仪表组以及车身电子装置和照明等。

四、详细功能解读

（一）功能方框图与引脚配置

从功能方框图可以看出，它集成了多种功能模块，如发送、接收、控制和模式逻辑等。引脚配置方面，每个引脚都有其特定的功能，如TXD用于CAN发送数据输入，RXD用于CAN接收数据输出，INH可用于控制系统电压调节器等。

（二）工作模式详解

1. 正常模式：CAN驱动和接收功能完全开启，可实现双向通信。
2. 待机模式：驱动和接收功能关闭，电流消耗降低，但INH终端开启，允许系统其他部分正常运行。当RXD终端为低电平时，表示有唤醒请求。
3. 睡眠模式：这是最低功耗模式，CAN驱动和主接收器关闭，无法进行双向通信。但低功耗接收器和WAKE电路可监测总线活动，当检测到有效唤醒模式或本地唤醒请求时，可触发节点启动。
4. 静音模式：CAN驱动关闭，接收器正常工作，只能接收数据。

（三）故障检测与指示

该器件具备多种故障检测和指示功能，通过nFAULT和RXD等引脚来反映器件和系统的状态。例如，CAN总线故障、TXD显性超时、热关断等故障都会在nFAULT引脚有所体现，方便工程师及时发现和处理问题。

五、设计要点与建议

（一）电源供应

该器件的主要输入电压(V{CC})范围为4.5V至5.5V，IO电平转换电源输入(V{IO})范围为2.8V至5.5V。为确保在所有数据速率和电源电压下可靠运行，每个电源都应使用100nF陶瓷电容进行去耦，并尽量靠近电源引脚放置。

（二）CAN总线布局

在PCB设计中，应将保护和滤波电路靠近总线连接器放置，以防止瞬变、ESD和噪声进入电路板。同时，使用电源和接地平面提供低电感路径，减少高频电流的影响。此外，CAN总线的终端电阻配置也非常重要，可采用标准终端或分裂终端方式，以减少信号反射。

（三）唤醒设计

对于远程唤醒，可利用ISO 11898 - 2 (2016)的多过滤显性唤醒模式（WUP）来识别总线活动；对于本地唤醒，可通过WAKE输入终端实现。在设计WAKE电路时，需合理选择串联电阻和偏置电阻，以保护引脚并确保正常工作。

六、总结

TCAN1043xx-Q1系列汽车级低功耗故障保护CAN收发器以其卓越的性能、丰富的功能和良好的可靠性，为汽车电子系统的通信提供了强大的支持。在实际设计中，工程师需要根据具体应用需求，合理选择器件型号，优化电源供应、布局和唤醒设计等方面，以充分发挥该器件的优势，打造出高效、稳定的汽车电子系统。大家在使用这款收发器的过程中，遇到过哪些有趣的问题或有什么独特的经验呢？欢迎在评论区分享交流。