英飛凌推出了多款經AEC-Q100認證,數據傳輸率高達5 Mbit/s的獨立式收發器及系統基礎芯片 (SBC)。
根據ISO 11898-2:2016協議對CAN高速媒體存取單元進行了標準化設置。它指定了數據傳輸率為2 Mbit/s 和5 Mbit/s 的收發器的參數。CiA 甚至建議使用符合 5 Mbit/s 參數的 2 Mbit/s CAN FD 網絡。幾乎所有的汽車制造商都已開始從經典的 CAN 遷移到 CAN FD 網絡。然而除了商用車輛,其他行業進展較慢。市場領軍的卡車OEM廠商和某些建筑機械制造商也在內部推出了 CAN FD 項目。
英飛凌開發了多種符合 ISO 11898-2:2016 標準的產品, 數據傳輸率從2 Mbit/s 到 5 Mbit/s。TLE9250X 獨立式收發器是其中一個產品。該產品采用 PG-DSO-8 或無引腳 PG-TSON-8 封裝,符合傳輸速率高達 5 Mbit/s 的要求。當收發器未上電時,網絡被切斷,并通過對CAN FD網絡其它節點施加最小負荷就表現出理想的無源性能。過溫保護、輸出電流限制或 TxD 超時功能等故障安全功能可以保護產品和外部電路免受不可挽回的損壞。
基于對稱的 CAN-H 和 CAN-L 輸出信號,該組件在很寬泛的頻率范圍內具有低電磁輻射 (EME)。該收發器能夠滿足更嚴格的 EMC 測試限制,而無需額外的外部電路,例如像共模扼流圈。發射器的對稱性與接收器的優化延遲對稱性相結合,使收發器支持的傳輸速率達 5 Mbit/s。當然,這取決于網絡的規模以及隨之而來的寄生效應。
操作模式
TLE9250X 支持三種操作模式:正常操作模式、僅接收模式和強制僅接收模式。更改操作模式可以通過 RM 模式選擇輸入引腳觸發,或者通過發射器電源的欠壓事件觸發。VIO 數字電源上的欠壓事件會使收發器掉電。
在正常操作模式下,發送器處于活動狀態,并將 TxD 輸入引腳上的串行數據流驅動到 CAN-H 和 CAN-L 引腳。接收器也將被啟用,并將來自網絡的信號轉換為 RxD 輸出上的串行數據流。強制接收模式是一種故障安全模式,當無法使用收發器電源時進入該模式。發射器被禁用,TxD 輸入端的數據被阻止,但處于正常模式的接收器被啟用。在僅接收模式下,發射器被禁用,且接收器處于活動狀態。該模式由用戶觸發。同時還有一個掉電狀態,在該狀態中,接收器的差分輸入電阻被斷開。CAN-H 和 CAN-L 線路是浮動的。收發器充當高阻抗輸入,漏電電流非常小。高阻輸入不會影響 CAN FD 網絡的“隱性”電平,并可降低EME電磁輻射。在掉電狀態下,收發器是網絡中的一個不可視節點。
故障安全功能
收發器提供了故障安全功能,如短路保護、TxD 超時和過溫保護。此外,RM 輸入引腳還有一個接地的內部下拉電流源。所有其他邏輯輸入引腳都有一個接VIO 的內部上拉電流源。當 VIO 和 VCC 電源被激活且邏輯引腳開路時,收發器默認進入正常工作模式。
如果 TxD 引腳上的邏輯信號處于持續“低”的狀態,TxD 超時功能可以保護 CAN 網絡不被永久阻塞。例如,TxD 引腳上的連續“低”信號,其根源可能在鎖定的微控制器中或印刷電路板上的短路。ISO 11898- 2:2016 并沒有對這些故障安全功能做要求。這些功能與具體實施相關,但通常由汽車制造商提出相關要求。
更多收發器和 SBC
英飛凌還推出了 TLE9251X 收發器系列,具有相同的功能,但具備了額外的喚醒行為。它支持 3.3-V 和 5-V 操作。如 TLE9251、TLE9252X 芯片具有定時喚醒功能,并采用 14 引腳封裝。它們還支持蓄電池電源接入。TLE9255WXX的選擇性喚醒功能符合ISO 11898-2:2016標準。當然,所有這些產品都符合傳輸速率高達 5 Mbit/s 的要求。此外還有 14 針雙端口收發器。所有這些產品都符合 ISO 11898-2:2016 標準。此標準取代了之前的三個版本:ISO 11898-2、ISO 11898-5 和 ISO 11898-6。相關的一致性測試計劃將在 ISO 16845-2:2018 中進行標準化。
CAN 收發器也可以在 SBC 中使用。這些是芯片提供的附加功能。英飛凌的 Lite SBC 系列包括 LDO (低壓差)穩壓器和 DC/DC 模塊以及一個 CAN 收發器。中端 SBC 具有一個 CAN 和多達四個 LIN 收發器。同時還有帶 DC/DC 單元和多達四個 LIN 收發器的 CAN 產品。除了那些正在開發的產品外,英飛凌還提供了帶有四個 CAN 收發器的 Multi-CAN SBC。

圖 1:支持多種模式并提供故障安全功能的 TLE9250X 收發器框圖
符合11898-2:2016 標準芯片的問世只是第一步
設備和網絡系統需要更多的標準化。有必要對其他物理層組件進行標準化。CiA、Jaspar(日本)和 SAE(美國)制定了這樣的規則。最近,CiA 開始針對共模扼流圈和電纜給出了建議。SAE 已經發布了針對專用 CAN FD 網絡的建議SAE J2284-4/5,并且 Jaspar 也推出了一些設備和系統設計建議。
一些應用將受益于集成到 CAN 收發器芯片中的振鈴抑制電路。特別是如果使用非線性拓撲,例如具有一個或多個星型的混合拓撲。當需要的傳輸速率高于 5 Mbit/s時,也可以使用振鈴抑制電路。CiA 的一個特別小組規定了振鈴抑制的要求。英飛凌等公司積極參與該小組。OEM也是該小組成員之一。
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關于兼容CAN FD的系統基礎芯片(SBC)的性能分析和應用介紹
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