TCAN1042：高性能CAN收发器的卓越之选

在当今的电子系统中，CAN（Controller Area Network）总线以其高可靠性、实时性和抗干扰能力，广泛应用于汽车、工业自动化、楼宇控制等众多领域。TI推出的TCAN1042系列CAN收发器，凭借其丰富的特性和出色的性能，成为了工程师们在CAN网络设计中的理想选择。今天，我们就来深入了解一下这款产品。

文件下载：tcan1042hg.pdf

特性亮点

标准合规与高速支持

TCAN1042系列完全符合ISO 11898 - 2:2016和ISO 11898 - 5:2007物理层标准，为CAN网络的稳定运行提供了坚实的保障。所有器件均支持经典CAN和2Mbps CAN FD（灵活数据速率），而“G”选项更是支持高达5Mbps的数据速率，满足了不同应用场景对数据传输速度的需求。同时，其较短的对称传播延迟时间和快速循环次数，有效增加了时序裕量，使得在有负载的CAN网络中也能实现更快的数据速率。

强大的保护机制

在复杂的工业环境中，器件的保护性能至关重要。TCAN1042具备多种保护特性，为器件和网络的稳定运行保驾护航。

• ESD保护：HBM ESD保护高达±16kV，IEC ESD保护高达±15kV，有效抵御静电放电对器件的损害。
• 总线故障保护：非H型号提供±58V的总线故障保护，H型号更是达到了±70V，增强了器件在恶劣环境下的可靠性。
• 欠压保护：(V{CC})和(V{IO})（仅限V型号）电源终端具有欠压保护功能，确保在电源电压异常时，器件能够进入保护模式，避免损坏。
• 热关断保护（TSD）：当器件的结温超过170°C时，热关断保护机制将启动，关闭CAN驱动电路，防止器件因过热而损坏。当结温下降到一定程度后，器件将自动恢复正常工作。
• 驱动器显性超时（TXD DTO）：在正常模式下，若TXD引脚长时间保持显性状态，TXD DTO电路将在超时后禁用CAN总线驱动器，释放总线，避免影响其他节点的通信。当TXD引脚检测到隐性信号时，驱动器将重新激活。

灵活的I/O电压支持与理想无源行为

该系列器件的I/O电压范围支持3.3V和5V MCU，能够很好地适配不同电压等级的微控制器。在MCU未供电时，器件具有理想的无源行为，总线和逻辑引脚处于高阻态，不会对CAN总线造成负载，确保了网络的稳定性。

应用领域

工业自动化与控制

在工业自动化系统中，TCAN1042可用于连接各种传感器、执行器和控制器，实现设备之间的可靠通信。其高速数据传输能力和强大的保护特性，能够满足工业环境对实时性和可靠性的严格要求。例如，在工业机器人的控制系统中，通过CAN总线连接各个关节的传感器和驱动器，TCAN1042可以确保数据的准确传输，实现机器人的精确运动控制。

重型机械与ISOBUS应用

重型机械通常工作在恶劣的环境中，对通信的可靠性要求极高。TCAN1042的高电压保护和抗干扰能力，使其非常适合用于重型机械的ISOBUS应用。通过CAN总线，操作人员可以实时监控和控制机械的运行状态，提高工作效率和安全性。

楼宇自动化与安全系统

在楼宇自动化领域，TCAN1042可用于连接各种智能设备，如温度传感器、门禁系统、照明控制器等，实现对楼宇环境的智能化管理。其低功耗待机模式和远程唤醒请求特性，有助于降低系统的能耗，延长设备的使用寿命。

器件信息与配置

封装形式

TCAN1042系列提供SOIC (8)和无引线VSON (8)两种封装形式。SOIC封装尺寸为4.90mm × 3.91mm，VSON封装尺寸为3.00mm x 3.00mm，其中VSON封装提高了自动光学检测（AOI）能力，方便生产制造。

引脚配置

不同型号的器件在引脚配置上略有差异，主要区别在于是否有(V{IO})引脚。对于带有“V”后缀的器件，(V{IO})引脚用于提供I/O电平，设置输入引脚阈值和RXD输出电平；而不带“V”后缀的器件，该引脚为NC（无连接）。

电气特性与性能指标

电源与电流特性

• (V_{CC})供电：推荐的5 - V总线供电电压范围为4.5V至5.5V，在不同的工作模式下，(V_{CC})的供电电流有所不同。例如，在正常模式（显性）下，典型的供电电流为40mA至80mA；在待机模式下，电流可低至微安级别。
• (V_{IO})供电（仅限V型号）：I/O电平转换电压范围为3V至5.5V，正常模式下的供电电流典型值为90mA至300mA，待机模式下为12mA至17mA。

信号传输特性

• 传播延迟：总环路延迟（从驱动输入TXD到接收输出RXD）在不同的转换过程中有所不同，典型值在100ns至175ns之间。
• 信号上升/下降时间：差分输出信号的上升时间和下降时间典型值均为45ns，确保了信号的快速稳定传输。

温度特性

器件的结温范围为 - 55°C至150°C，能够适应较宽的工作温度环境。同时，热阻等热特性指标也为散热设计提供了重要参考。例如，SOIC封装的结 - 空气热阻为105.8°C/W，VSON封装为48.3°C/W。

设计要点与注意事项

电源设计

为了确保器件的稳定工作，(V{CC})和(V{IO})（仅限V型号）电源必须进行良好的稳压处理。建议在CAN收发器的主(V{CC})电源输出端附近放置一个4.7μF的大容量电容，同时在(V{CC})和(V_{IO})电源引脚附近分别放置一个0.1μF的旁路电容，以减少电源电压的纹波。

总线终端匹配

根据ISO 11898标准，CAN总线应使用特性阻抗为120Ω的双绞线电缆，并在电缆两端使用120Ω的电阻进行终端匹配，以防止信号反射。如果需要对总线的共模电压进行滤波和稳定，可以采用分裂终端匹配的方式，即将终端电阻分为两个60Ω的电阻，并通过电容接地。

布局设计

在PCB设计过程中，应遵循高频布局原则，以减少ESD和瞬态干扰的影响。具体措施包括：

• 将保护和滤波电路尽可能靠近总线连接器，如使用TVS二极管和总线滤波电容。
• 使用电源和接地平面，以提供低电感的电流路径。
• 旁路电容和保护器件的电源和接地连接应使用至少两个过孔，以减小走线和过孔的电感。
• 对于数字线路，可以使用串联电阻来限制电流，但这不是必需的。

总结

TCAN1042系列CAN收发器以其出色的性能、丰富的保护特性和灵活的配置选项，为工程师们提供了一个可靠的CAN网络解决方案。无论是在工业自动化、重型机械还是楼宇自动化等领域，都能发挥出其独特的优势。在实际设计过程中，工程师们需要根据具体的应用需求，合理选择器件型号，并注意电源设计、总线终端匹配和布局设计等要点，以确保系统的稳定性和可靠性。你在使用CAN收发器的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。