探索TJA1057高速CAN收发器：汽车电子的理想之选

在汽车电子领域，高速CAN（Controller Area Network）收发器扮演着至关重要的角色，它是连接CAN协议控制器和物理CAN总线的桥梁。今天，我们就来深入了解NXP推出的TJA1057高速CAN收发器，看看它有哪些独特的优势和特点。

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一、产品概述

TJA1057属于Mantis系列高速CAN收发器，专为汽车行业的高速CAN应用而设计。它能够为CAN协议控制器与物理双线CAN总线之间提供接口，实现差分发送和接收功能。与NXP的第一代和第二代CAN收发器（如TJA1050）相比，TJA1057在12V汽车应用中进行了优化，具有出色的电磁兼容性（EMC）性能。当电源电压关闭时，它对CAN总线呈现出理想的无源特性。此外，带有$V_{IO}$引脚的变体可以直接与3.3V至5V的微控制器接口。

TJA1057实现了ISO 11898 - 2:2024第三版和SAE J2284 - 1至SAE J2284 - 5定义的CAN物理层。TJA1057T的数据速率最高可达1Mbit/s，其他变体还规定了定义环路延迟对称性的附加定时参数，这使得它能够在CAN FD快速阶段以高达5Mbit/s的数据速率实现可靠通信。TJA1057B和TJA1057C具有更短的传播延迟，支持更大的网络拓扑结构。

二、特性与优势

（一）通用特性

• 标准合规性：完全符合ISO 11898 - 2:2024、SAE J2284 - 1至SAE J2284 - 5和SAE J1939 - 14标准。
• 优化设计：专为12V汽车应用优化，在EMC性能方面有显著提升。
• 封装多样：$V{IO}$和非$V{IO}$变体均提供SO8和无铅HVSON8（3.0 mm × 3.0 mm）封装，HVSON8具有改进的自动光学检测（AOI）能力。

（二）可预测和故障安全行为

• 稳定可靠：在所有电源条件下，功能行为可预测。
• 自动保护：当电源电压降至欠压阈值以下时，收发器会从总线断开（高阻态）。
• 超时保护：具有发送数据（TXD）主导超时功能，防止硬件或软件故障导致总线永久处于主导状态。
• 内部偏置：TXD和S输入引脚具有内部上拉电阻，确保在引脚浮空时处于安全、定义的状态。

（三）保护功能

• ESD防护：总线引脚具有高ESD处理能力（8kV IEC和HBM）。
• 瞬态保护：总线引脚可防止汽车环境中的瞬态干扰。
• 欠压检测：对$V{CC}$和$V{IO}$引脚进行欠压检测。
• 过热保护：具有热保护功能，防止输出驱动器因过热而损坏。

（四）CAN FD支持（适用于除TJA1057T之外的所有产品变体）

• 高速通信：保证数据速率高达5Mbit/s的定时性能。

三、关键参数

（一）快速参考数据

符号	参数	条件	最小值	典型值	最大值	单位
$V_{CC}$	电源电压		4.5		5.5	V
$V_{IO}$	$V_{IO}$引脚的电源电压		2.91		5.5	V
$V_{uvd(VCC)}$	$V_{CC}$引脚的欠压检测电压		3.5	4	4.3	V
$V_{uvd(VIO)}$	$V_{IO}$引脚的欠压检测电压		2.1		2.8	V
$I_{CC}$	电源电流	静默模式	0.1		1.2	mA
	正常模式：总线隐性	2	5	10	mA
	正常模式，总线显性	20	45	70	mA
$I_{O}$	$V_{IO}$引脚的电源电流	静默模式		3	16	μA
	正常模式
	隐性；$V{Txp} = V{IO}$		7	30	μA
	显性；$V_{TxD} = 0V$		110	320	μA
$V_{ESD}$	静电放电电压	IEC 61000 - 4 - 2在CANH和CANL引脚	-8		+8	kV
$V_{CANH}$	CANH引脚的电压	根据IEC60134的限值	-42		+42	V
$V_{CANL}$	CANL引脚的电压	根据IEC60134的限值	-42		+42	V
$T_{vj}$	虚拟结温		-40		+150	℃

（二）订购信息

型号	封装	描述	版本
TJA1057T	SO8	塑料小外形封装；8引脚；体宽3.9mm	SOT96 - 1
TJA1057BT
TJA1057GT/3
TJA1057BTK、TJA1057CTK	HVSON8	塑料热增强超薄小外形封装；无引脚；8个端子；体尺寸3x3x0.85mm	SOT782 - 1
TJA1057GTK
TJA1057GTK/3

需要注意的是，TJA1057GT(K)/3和TJA1057BT(K)带有$V_{IO}$引脚，除TJA1057T之外的所有变体都支持CAN FD。

四、功能描述

（一）工作模式

TJA1057支持两种工作模式：正常模式和静默模式，通过引脚S进行选择。

• 正常模式：当引脚S为低电平时，选择正常模式。在这种模式下，收发器可以通过CANH和CANL总线线路发送和接收数据。差分接收器将总线上的模拟数据转换为数字数据，并在RXD引脚输出。总线线路上输出信号的斜率由内部控制，以确保最低的电磁辐射（EME）。
• 静默模式：当引脚S为高电平时，选择静默模式。在静默模式下，发送器被禁用，总线引脚释放到隐性状态。其他IC功能（包括接收器）继续像在正常模式下一样工作。静默模式可用于防止故障的CAN控制器破坏所有网络通信。

（二）故障安全特性

• TXD主导超时功能：当TXD引脚设置为低电平时，启动“TXD主导超时”定时器。如果该引脚的低电平状态持续时间超过$t_{o(dom)TXD}$，发送器将被禁用，总线线路释放到隐性状态。当TXD引脚设置为高电平时，定时器复位。
• TXD和S输入引脚的内部偏置：TXD和S引脚具有内部上拉电阻连接到$V{CC}$（或带有$V{IO}$引脚的变体中的$V_{IO}$），以确保在这些引脚浮空时处于安全、定义的状态。在所有状态下，这些引脚都会有上拉电流流动。在静默模式下，应将这两个引脚保持为高电平，以最小化电源电流。
• $V{CC}$和$V{IO}$引脚的欠压检测（TJA1057GT(K)/3和TJA1057BT(K)变体）：如果$V{CC}$或$V{IO}$下降到欠压检测电平$V{uvd(VCC)}$ / $V{uvd(VIO)}$以下，收发器将关闭并从总线断开（零负载；总线引脚浮空），直到电源电压恢复。当$V{CC}$和$V{IO}$都再次处于其工作范围内，并且TXD已复位为高电平时，输出驱动器将启用。
• 过热保护：输出驱动器具有过热保护功能。如果虚拟结温超过关断结温$T{j(sd)}$，两个输出驱动器将被禁用。当虚拟结温再次下降到$T{j(sd)}$以下，并且TXD已复位为高电平时，输出驱动器将恢复工作。
• $V_{IO}$电源引脚（TJA1057GT(K)/3和TJA1057BT(K)变体）：$V{IO}$引脚应连接到微控制器的电源电压，以调整TXD、RXD和S引脚的信号电平，使其与微控制器的I/O电平兼容。对于没有$V{IO}$引脚的TJA1057版本，$V{IO}$输入内部连接到$V{CC}$，TXD、RXD和S引脚的信号电平设置为与5V微控制器兼容。

五、应用与测试

（一）应用信息

TJA1057所需的最小外部电路如图4和图5所示。关于外部组件和PCB布局要求的更多信息，请参考应用提示（第12.2节）。在实际应用中，我们需要根据具体的微控制器电压选择合适的变体，并注意外部电路的设计，以确保收发器的正常工作。

（二）测试信息

该产品提供了CAN收发器定时测试电路和测量收发器驱动器对称性的测试电路。同时，该产品已按照汽车电子委员会（AEC）标准Q100 Rev - G进行了资格认证，适用于汽车应用。在测试过程中，我们需要严格按照标准和测试电路进行操作，以确保产品的性能符合要求。

六、封装与焊接

（一）封装概述

TJA1057提供SO8和HVSON8两种封装。SO8是塑料小外形封装，8引脚，体宽3.9mm；HVSON8是塑料热增强超薄小外形封装，无引脚，8个端子，体尺寸3x3x0.85mm。不同的封装具有不同的特点和适用场景，我们需要根据实际需求进行选择。

（二）焊接方法

• 波峰焊：适用于通孔组件、粘贴在印刷电路板表面的有引脚或无引脚SMD。但并非所有SMD都可以进行波峰焊，例如带有焊球的封装和一些在本体下方有焊盘的无引脚封装，以及引脚间距小于约0.6mm的有引脚SMD，由于桥接的可能性增加，不能进行波峰焊。
• 回流焊：涉及将焊膏涂覆在电路板上，然后放置组件并暴露于温度曲线。有引脚封装、带有焊球的封装和无引脚封装都可以进行回流焊。在焊接过程中，我们需要注意电路板规格、封装尺寸、湿度敏感度等级、组件放置、检查和修复等关键特性，以确保焊接质量。

七、总结

TJA1057高速CAN收发器凭借其出色的性能、丰富的特性和多样的封装选择，成为汽车行业高速CAN应用的理想选择。它在电磁兼容性、故障安全特性和CAN FD支持等方面表现优异，能够满足汽车电子系统对可靠性和高速通信的要求。在实际应用中，我们需要根据具体需求选择合适的变体和封装，并严格按照应用和焊接要求进行设计和操作。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。