Infineon TLE9250高速CAN FD收发器：汽车与工业应用的理想之选

在汽车和工业领域，可靠的数据传输至关重要。CAN（Controller Area Network）总线作为一种广泛应用的串行通信协议，能够实现微控制器、传感器和执行器之间的实时数据交换。而CAN收发器则是CAN总线系统中不可或缺的关键组件，它负责在物理层和CAN协议控制器之间进行信号转换和传输。今天，我们将深入了解英飞凌（Infineon）推出的TLE9250高速CAN FD收发器，探讨其特点、功能和应用。

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一、产品概述

TLE9250是英飞凌最新一代的高速CAN收发器，适用于汽车和工业领域的高速CAN网络。它完全符合ISO 11898 - 2（2016）和SAE J2284 - 4 / - 5标准，是CAN收发器互操作性测试规范的参考设备。该收发器支持高达5 MBit/s的CAN FD数据帧，具有极低的电磁辐射（EME）和出色的电磁抗干扰能力（EMI），能够在恶劣的电磁环境中稳定工作。

1.1 产品特性

• 标准兼容性：完全符合ISO 11898 - 2（2016）和SAE J2284 - 4 / - 5标准，确保与其他CAN设备的互操作性。
• 低电磁辐射：极低的EME允许在不使用额外共模扼流圈的情况下使用，降低了系统成本和复杂度。
• 高电磁抗干扰能力：宽共模范围提供了出色的EMI性能，保证在恶劣电磁环境下的稳定通信。
• ESD鲁棒性：具有±8kV（HBM）和±11kV（IEC 61000 - 4 - 2）的ESD保护，增强了设备的可靠性。
• 宽电源范围：扩展的(V_{CC})电源范围，适应不同的电源条件。
• 短路保护：CAN总线对地面、电池和(V_{CC})短路保护，提高了系统的安全性。
• TxD超时功能：防止CAN总线因TxD引脚持续低电平而永久阻塞。
• 低功耗：在掉电状态下具有极低的CAN总线泄漏电流，节省能源。
• 过温保护：内置过温保护功能，防止设备因过热而损坏。
• 多种工作模式：支持接收模式和节能模式，满足不同应用场景的需求。
• 环保设计：符合RoHS标准，是绿色环保产品。
• 小型封装：采用PG - TSON - 8和PG - DSO - 8封装，适合自动化光学检测（AOI）。

1.2 潜在应用

TLE9250适用于多种汽车和工业应用，包括发动机控制单元（ECUs）、电动助力转向、变速器控制单元（TCUs）和底盘控制模块等。

1.3 产品验证

该产品经过AEC - Q100认证，适用于汽车应用，确保了其在汽车环境中的可靠性和稳定性。

二、产品详细信息

2.1 封装和标识

TLE9250有PG - TSON - 8和PG - DSO - 8两种封装可供选择，两种封装均符合RoHS标准且无卤。PG - TSON - 8封装支持自动化光学检测（AOI）的焊点要求。

类型	封装	标识
TLE9250LE	PG - TSON - 8	9250
TLE9250SJ	PG - DSO - 8	9250

2.2 功能框图

TLE9250的功能框图展示了其内部结构，包括发射器、接收器、超时控制、温度保护和模式控制等模块。这些模块协同工作，实现了CAN总线的可靠通信。

2.3 引脚配置

2.3.1 引脚分配

TLE9250的引脚分配清晰明确，各引脚具有特定的功能。

2.3.2 引脚定义

引脚编号	符号	功能
1	TxD	发送数据输入；内部上拉至(V_{CC})，低电平表示显性状态。
2	GND	接地
3	(V_{CC})	发射器电源电压；需要100 nF去耦电容到地。
4	RxD	接收数据输出；显性状态下为低电平。
5	NRM	非仅接收输入；用于选择仅接收模式的控制输入，内部上拉至(V_{CC})，低电平表示仅接收模式。
6	CANL	CAN总线低电平输入/输出；显性状态下为低电平。
7	CANH	CAN总线高电平输入/输出；显性状态下为高电平。
8	NEN	非使能输入；内部上拉至(V_{CC})，低电平表示正常工作模式或仅接收模式。
PAD	–	连接到PCB散热区域。不要连接到除地以外的其他电位。

2.4 一般产品特性

2.4.1 绝对最大额定值

了解TLE9250的绝对最大额定值对于正确使用和保护设备至关重要。这些额定值包括电压、电流和温度等参数，超过这些值可能会导致设备永久性损坏。

2.4.2 功能范围

TLE9250的功能范围规定了其正常工作的电源电压和温度范围。在这个范围内，设备能够按照电路描述正常工作。

2.4.3 热阻

热阻参数反映了设备散热的能力。TLE9250的热阻数据是根据JEDEC JESD51标准生成的，不同封装的热阻有所不同。

三、高速CAN功能描述

3.1 高速CAN物理层

高速CAN是一种串行总线系统，用于连接微控制器、传感器和执行器，实现实时控制应用。CAN总线的物理层规定了数据在网络中从一个CAN节点传输到其他所有节点的方式，包括电气规范和信号定义。

3.2 信号转换

TLE9250作为CAN控制器和物理总线介质之间的接口，将CAN控制器的串行数据输入转换为CAN总线上的差分输出信号，同时将CAN总线上的数据转换为串行单端信号输出给CAN控制器。

3.3 信号状态

CAN总线有显性和隐性两种信号状态，通过CANH和CANL引脚之间的电压差来区分。当差分信号(V{Diff}=V{CANH}-V{CANL})大于或等于1.5 V时，发送显性信号；当(V{Diff})小于或等于0.5 V时，接收隐性信号。

3.4 部分供电网络支持

TLE9250设计用于支持“部分供电”的高速CAN网络，即在同一网络中，一些节点连接到公共电源，而其他节点处于掉电状态。在掉电状态下，接收器输入电阻关闭，收发器输入具有高电阻，不会干扰通信。

3.5 节能模式

对于永久供电的ECU，TLE9250提供节能模式，可将功耗优化到最低。

四、工作模式

TLE9250支持三种不同的工作模式：正常工作模式、节能模式和仅接收模式。模式的切换可以通过NEN和NRM引脚触发，电源电压(V_{CC})的欠压事件也会使设备进入掉电状态。

4.1 正常工作模式

在正常工作模式下，TLE9250可以发送和接收CAN总线上的数据。发射器和接收器都处于激活状态，总线偏置连接到(V_{CC}/2)。TxD超时功能和过温保护功能也处于启用状态，确保设备的安全和稳定运行。

4.2 仅接收模式

在仅接收模式下，发射器禁用，接收器启用。TLE9250可以接收总线上的数据，但不能发送消息。总线偏置连接到(V_{CC}/2)，TxD超时功能和过温保护功能禁用。

4.3 节能模式

在节能模式下，发射器和接收器都禁用，RxD输出引脚永久设置为逻辑高电平，总线偏置浮动。过温保护功能禁用，设备功耗最低。

4.4 掉电状态

当电源电压(V_{CC})低于欠压检测阈值时，TLE9250进入掉电状态。在掉电状态下，接收器的差分输入电阻关闭，CANH和CANL总线接口浮动，作为高阻抗输入，泄漏电流非常小，对CAN网络的隐性电平没有影响。

五、工作模式切换

5.1 上电和掉电

TLE9250通过施加电源电压(V{CC})来上电，上电后根据NEN和NRM引脚的状态进入不同的工作模式。当(V{CC})低于欠压检测阈值时，设备掉电。

5.2 通过NEN和NRM引脚切换模式

当TLE9250提供数字电压(V{CC})时，内部逻辑工作，通过NEN和NRM引脚可以实现模式切换。默认情况下，NRM和NEN输入引脚由于内部上拉电流源到(V{CC})而处于逻辑高电平。

六、故障安全功能

6.1 短路保护

CANH和CANL总线引脚具有短路保护功能，能够应对与地和电源电压的短路故障。电流限制电路保护收发器免受损坏，如果由于CANH或CANL持续短路导致设备发热，内部过温保护会关闭总线发射器。

6.2 未连接逻辑引脚

所有逻辑输入引脚都有内部上拉电流源到(V{CC})。如果(V{CC})电源激活且逻辑引脚开路，TLE9250默认进入节能模式。

6.3 TxD超时功能

TxD超时功能保护CAN总线免受TxD引脚持续低电平导致的永久阻塞。在正常工作模式下，如果TxD引脚的逻辑低电平持续时间超过(t_{TxD})，TLE9250将禁用发射器，接收器仍然可以监测总线上的数据。

6.4 过温保护

TLE9250具有集成的过温检测功能，在正常工作模式下保护发射器免受过热损坏。当温度超过设定值时，温度传感器会禁用发射器，设备冷却后发射器会重新激活。

6.5 模式切换延迟时间

TLE9250在(t_{Mode})时间窗口内完成工作模式的切换。在从节能模式切换到非低功率模式期间，RxD输出引脚永久设置为逻辑高电平，不反映CANH和CANL输入引脚的状态。模式切换完成后，收发器释放RxD输出引脚。

七、电气特性

7.1 功能设备特性

TLE9250的电气特性包括电流消耗、电源复位、接收器输出、传输输入、NRM和NEN输入、总线接收器和总线发射器等参数。这些参数在特定的电源电压、负载电阻和温度范围内进行了规定。

7.2 图表

文档中提供了动态特性的时序图和隐性位时间图，帮助工程师更好地理解TLE9250的工作原理和性能。

八、应用信息

8.1 ESD鲁棒性

根据IEC61000 - 4 - 2标准进行的ESD鲁棒性测试表明，TLE9250在CANH和CANL引脚与地之间具有±11kV的静电放电电压。

8.2 应用示例

文档中给出了TLE9250的应用电路示例，包括与微控制器的连接和可选的共模扼流圈。

8.3 更多应用信息

如需更多应用信息，可访问http://www.infineon.com/automotive - transceiver。

九、封装外形

TLE9250提供PG - TSON - 8和PG - DSO - 8两种封装，封装尺寸和外形图在文档中给出。该产品是绿色环保产品，符合RoHS标准。

十、修订历史

文档记录了TLE9250数据手册的修订历史，包括不同版本的更新内容。

英飞凌TLE9250高速CAN FD收发器以其出色的性能、丰富的功能和可靠的保护机制，成为汽车和工业领域CAN总线应用的理想选择。工程师在设计过程中，可以根据具体需求合理选择工作模式，充分发挥TLE9250的优势，确保系统的稳定运行。你在使用TLE9250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。