深入解析Microchip ATA6560/1高速CAN收发器

在当今的电子设备中，CAN（Controller Area Network）总线因其高可靠性和实时性，被广泛应用于汽车、工业、航空航天等多个领域。Microchip的ATA6560/1高速CAN收发器就是一款非常优秀的CAN总线接口芯片，它为CAN协议控制器和物理CAN总线之间提供了稳定、高效的连接。下面我们就来详细了解一下这款收发器。

文件下载：ATA6561-GBQW-N.pdf

一、产品概述

ATA6560/1是一款符合ISO 11898 - 2、ISO 11898 - 5和SAE J2284标准的高速CAN收发器，支持CAN FD（CAN with Flexible Data Rate）协议，通信速度最高可达5 Mbps。它具有低电磁发射（EME）和高电磁抗扰度（EMI）的特点，能够在复杂的电磁环境中稳定工作。同时，该收发器还具备多种功能和保护特性，适用于各种高速CAN网络。

1. 主要特性

• 标准兼容性：完全符合ISO 11898 - 2、ISO 11898 - 5和SAE J2284标准，确保了与其他CAN设备的互操作性。
• CAN FD支持：支持CAN FD协议，可实现更高的数据传输速率和更大的数据长度。
• 高速通信：通信速度最高可达5 Mbps，满足高速数据传输的需求。
• 低EME和高EMI：有效降低电磁干扰，提高系统的稳定性和可靠性。
• 宽共模范围差分接收器：能够适应不同的共模电压，增强了信号的接收能力。
• 多种工作模式：ATA6561支持未供电、待机和正常三种工作模式，ATA6560在此基础上还增加了静音模式。
• 远程唤醒功能：可通过CAN总线实现远程唤醒，方便系统的节能管理。
• 故障保护功能：具备TXD显性超时、欠压检测、过热保护、短路保护等多种故障保护功能，确保系统的安全运行。
• 高ESD处理能力：总线引脚具有高静电放电（ESD）处理能力，可有效防止静电对芯片的损坏。

2. 应用领域

ATA6560/1适用于多种应用领域，包括汽车、工业、航空航天、医疗和消费电子等。在汽车领域，它可用于汽车电子控制系统，如发动机控制、车身控制等；在工业领域，可用于工业自动化、机器人控制等；在航空航天领域，可用于飞行器的航电系统；在医疗领域，可用于医疗设备的通信；在消费电子领域，可用于智能家居、智能穿戴等设备。

二、功能描述

1. 工作模式

ATA6560/1具有多种工作模式，可通过STBY和NSIL引脚进行选择。

• 未供电模式：当VCC或VIO电压低于欠压检测阈值时，收发器处于未供电模式，此时CAN驱动器输出隐性状态，RXD输出隐性状态。
• 待机模式：STBY引脚置高时，收发器进入待机模式。在该模式下，收发器不能正常收发数据，仅低功耗唤醒比较器（WUC）监测总线信号。当总线信号从隐性变为显性且持续时间超过twake时，RXD引脚置低，向微控制器发出唤醒请求。
• 正常模式：STBY引脚置低，TXD和NSIL引脚（ATA6560）置高时，收发器进入正常模式。在该模式下，收发器可以通过CANH和CANL总线线路收发数据，输出驱动器处于激活状态。
• 静音模式（仅ATA6560）：NSIL引脚和STBY引脚置低时，收发器进入静音模式。在该模式下，收发器只能接收数据，不能发送数据，总线引脚释放为隐性状态。

2. 故障保护功能

• TXD显性超时功能：当TXD引脚置低时，TXD显性超时定时器启动。如果TXD引脚的低电平状态持续时间超过tto(dom)TXD，发射器将被禁用，总线线路释放为隐性状态，防止总线被永久置为显性状态。
• 内部上拉结构：TXD、STBY和NSIL引脚具有内部上拉到VIO的结构，确保在引脚浮空时处于安全、定义的状态。在待机模式下，所有引脚应处于高电平状态，以最小化电流消耗。
• 欠压检测：当VCC或VIO电压低于欠压检测阈值时，收发器将关闭并脱离总线，直到电压恢复正常。低功耗WUC仅在VCC或VIO欠压时关闭，STBY引脚的逻辑状态在电压恢复前将被忽略。
• 总线唤醒超时功能：在待机模式下，当CAN总线从隐性变为显性状态时，总线唤醒超时定时器启动。如果总线的显性状态持续时间超过to_bus，RXD引脚将置高，防止因总线短路或其他节点故障导致的永久唤醒请求。
• 过热保护：输出驱动器具备过热保护功能。当结温超过关断结温TJsd时，输出驱动器将被禁用，直到结温下降到TJsd以下且TXD引脚处于高电平状态。
• 短路保护：CANH和CANL总线输出具备短路保护功能，可防止对GND或正电源电压的短路。如果因CANH或CANL持续短路导致设备发热，内部过热保护将关闭总线发射器。
• RXD隐性钳位检测：该功能可防止控制器在RXD线路被钳位为高电平时发送数据。在正常和静音模式下，设备会持续比较高速比较器（HSC）的状态和RXD引脚的状态。如果HSC指示总线为显性状态，而RXD引脚未显示相同状态，且持续时间超过tRC_det，则检测到隐性钳位情况，设备将被强制进入静音模式。

三、电气特性

ATA6560/1的电气特性在不同的工作模式和温度范围内都有明确的规定。以下是一些重要的电气参数：

• 电源电压：VCC电压范围为4.5 - 5.5V，VIO电压范围为2.8 - 5.5V（仅ATA6561）。
• 电源电流：在不同工作模式下，电源电流有所不同。例如，在静音模式下，VCC电源电流典型值为2.5 mA；在正常模式下，隐性状态时VCC电源电流典型值为2 mA，显性状态时典型值为50 mA；在待机模式下，VCC电源电流最大值为12 µA。
• 输入输出电压：TXD、NSIL和STBY引脚的高电平输入电压范围为0.7 x VIO - (VIO + 0.3)V，低电平输入电压范围为 - 0.3 - 0.3 x VIO V。RXD引脚的高电平输出电流范围为 - 8 - - 1 mA，低电平输出电流范围为2 - 12 mA。
• 总线电压和电流：CANH和CANL引脚的显性输出电压范围为2.75 - 4.5V（CANH）和0.5 - 2.25V（CANL），隐性输出电压范围为2 - 3V（正常和静音模式）和 - 0.1 - + 0.1V（待机模式）。

四、封装信息

ATA6560/1提供两种封装形式：8引脚SOIC和8引脚VDFN（带可焊侧翼）。不同封装的引脚定义和尺寸有所不同，在设计电路板时需要根据实际需求选择合适的封装。

1. 8引脚SOIC封装

SOIC封装的引脚间距为1.27 mm，整体尺寸为3.90 x 6.00 mm。引脚定义包括TXD（发送数据输入）、GND（接地）、VCC（电源电压）、RXD（接收数据输出）、NSIL（静音模式控制输入，仅ATA6560）、VIO（I/O电平适配器电源电压，仅ATA6561）、CANL（低电平CAN总线线路）、CANH（高电平CAN总线线路）和STBY（待机模式控制输入）。

2. 8引脚VDFN封装

VDFN封装的引脚间距为0.65 mm，整体尺寸为3.00 x 3.00 mm，带有2.40 x 1.60 mm的暴露焊盘和可焊侧翼。引脚定义与SOIC封装类似。

五、典型应用

ATA6560/1的典型应用电路包括与微控制器的连接，通过CANH和CANL总线线路实现与其他CAN设备的通信。在设计应用电路时，需要注意以下几点：

• 电源滤波：在VCC和VIO引脚附近应添加适当的滤波电容，以减少电源噪声对芯片的影响。
• 总线终端电阻：在CAN总线的两端应连接适当的终端电阻，以匹配总线阻抗，减少信号反射。
• 接地设计：确保芯片的接地引脚与系统的地良好连接，以提高系统的稳定性。

六、总结

Microchip的ATA6560/1高速CAN收发器是一款功能强大、性能稳定的CAN总线接口芯片。它具有多种工作模式和故障保护功能，能够满足不同应用场景的需求。在设计CAN总线系统时，ATA6560/1是一个不错的选择。你在使用这款芯片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。