SN65HVD1040-HT：适用于严苛环境的低功耗CAN收发器

作为电子工程师，在设计中常常会遇到需要可靠且高性能的CAN收发器的场景。今天就来详细介绍一下德州仪器（TI）的SN65HVD1040-HT这款低功耗CAN收发器，它在极端温度和恶劣环境下有着出色的表现。

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产品概述

SN65HVD1040-HT是一款满足或超越ISO 11898标准的CAN收发器，为CAN控制器提供高达1Mbps的差分发送和接收能力。它是TJA1040的改进型替代产品，特别设计用于极端温度应用，工作温度范围可达 -55°C 至 210°C。

产品特性亮点

强大的保护功能

• ESD保护：总线和引脚具备 ±12 kV 的 ESD 保护，能有效防止静电对器件的损坏，提高产品在复杂环境下的可靠性。
• 过压和欠压保护：总线故障保护范围为 -27 V 至 40 V，还能承受 -200 V 至 200 V 的电压瞬变（符合 ISO 7637 标准），确保在电压不稳定的情况下仍能正常工作。

低功耗与唤醒功能

• 具有低电流待机模式，典型电流仅为 5 μA，并且支持总线唤醒功能。在低功耗总线监控待机模式下，总线上大于 5 μs 的显性位会被传递到接收器输出，方便本地协议控制器在需要时重新激活设备。

  其他特性

• 占优超时功能：内置的占优超时电路可防止驱动器在硬件或软件故障时阻塞网络通信，提高系统的稳定性。
• 受控基线和高输入阻抗：具备受控基线，在低 $V_{CC}$ 时具有高输入阻抗，并且在电源循环期间输出单调，保证信号的稳定传输。
• 产品生命周期和可追溯性：提供延长的产品生命周期和产品变更通知，同时具备产品可追溯性，方便工程师进行管理和维护。

应用场景广泛

该收发器适用于多种严苛环境的应用场景，如井下钻探、高温环境、振动/模态分析、多通道数据采集、声学/动态应变计以及压力传感器等。这些应用通常对设备的可靠性和稳定性要求极高，SN65HVD1040-HT凭借其出色的特性能够很好地满足需求。

电气特性详解

绝对最大额定值

了解器件的绝对最大额定值对于正确使用和保护器件至关重要。SN65HVD1040-HT的绝对最大额定值涵盖了电源电压、总线端子电压、接收器输出电流、ESD 保护等多个方面。例如，电源电压范围为 -0.3 V 至 7 V，任何总线端子（CANH、CANL、SPLIT）的电压范围为 -27 V 至 40 V。在设计时，必须确保器件工作在这些额定值范围内，以避免永久性损坏。

热特性

不同封装的热特性有所不同。对于 HKQ 封装，结到陶瓷面和顶部盖子的热阻分别有相应的参数；对于 D 封装，提供了结到环境、顶部、电路板等的热阻以及相关的表征参数。这些热特性参数有助于工程师在散热设计时做出合理的决策，确保器件在正常工作温度范围内运行。

推荐工作条件

推荐工作条件规定了器件在不同温度范围下的最佳工作参数，包括电源电压、输入电压、输出电流等。例如，在 -55°C 至 210°C 的温度范围内，电源电压推荐为 4.75 V 至 5.25 V。遵循这些推荐工作条件可以保证器件的性能和可靠性。

其他电气特性

还包括了驱动、接收、分引脚和 STB 引脚等方面的电气特性。例如，驱动的输出电压在不同工作模式（显性、隐性、待机）下有明确的范围；接收器的输入阈值电压、输出电压等也有相应的参数。这些特性对于理解器件的工作原理和进行电路设计非常重要。

CAN网络设计要点

仲裁与信号失真

CAN 网络的仲裁机制要求发送节点的接收器在消息第一位的初始波传播到网络中最远节点并返回后，将第一位指定为显性或隐性。通常在 75% 的位宽处进行“采样”，在此限制内，CAN 网络的最大允许信号失真由网络电气参数决定。在网络设计时，需要考虑典型双绞线总线电缆约 5 ns/m 的传播延迟、电缆的信号幅度损失以及网络上分支线（短截线）的数量、长度和间距等因素。

总线长度与节点数量

ISO 11898 标准规定了最大总线长度为 40 m，最大短截线长度为 0.3 m，最多 30 个节点。但通过精心设计，用户可以使用更长的电缆、更长的短截线长度和更多的节点。不过需要注意的是，非标准应用可能会导致信号速率的降低。大量节点需要像 HVD1040 这样具有高输入阻抗的收发器。

电缆与终端电阻

标准规定互连采用特性阻抗为 120 Ω 的单双绞线电缆（屏蔽或非屏蔽），电缆两端使用与线路特性阻抗相等的电阻进行终端匹配，以防止信号反射。未终端匹配的分支线将节点连接到总线，应尽量缩短以减少信号反射。在电子恶劣环境中，推荐使用屏蔽电缆，以确保数据传输的完整性。

封装与订购信息

SN65HVD1040-HT提供多种封装选项，如 HKQ（CFP）和 D（SOIC）封装，不同封装适用于不同的应用场景和需求。在订购时，需要根据具体的工作温度范围、引脚数量等要求选择合适的型号。同时，文档中还提供了封装的详细尺寸信息和机械数据，方便工程师进行 PCB 设计和布局。

总结

SN65HVD1040-HT是一款性能卓越的CAN收发器，具有强大的保护功能、低功耗特性和广泛的应用场景。在设计CAN网络时，工程师需要充分考虑其电气特性、网络设计要点以及封装等因素，以确保系统的可靠性和稳定性。你在使用类似的CAN收发器时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。