TCAN6062-Q1：汽車類CAN XL收發器的卓越之選

在汽車電子領域，CAN（Controller Area Network）總線作為一種廣泛應用的通信協議，對于實現車輛各系統之間的數據傳輸和協同工作起著至關重要的作用。隨著汽車技術的不斷發展，對CAN總線的性能和功能提出了更高的要求。TI推出的TCAN6062-Q1汽車類CAN XL收發器，以其出色的特性和功能，為汽車電子系統的設計帶來了新的解決方案。

文件下載：tcan6062-q1.pdf

一、特性亮點

1. 標準與兼容性

TCAN6062-Q1符合面向汽車應用的AEC Q100標準，這意味著它經過了嚴格的汽車級認證，能夠在惡劣的汽車環境中穩定可靠地工作。同時，它符合ISO 11898-2:2024附件A的要求，支持具有SIC模式和FAST模式的HS-PMA (CAN XL)，不僅向后兼容經典CAN應用，還能支持高達8Mbps的CAN FD網絡，為不同需求的汽車電子系統提供了廣泛的兼容性。

2. 高速傳輸與信號改善

在FAST模式下，該收發器支持高達20Mbps的信號傳輸速率，在SIC模式下支持高達8Mbps的信號傳輸速率，能夠滿足汽車電子系統對高速數據傳輸的需求。其FAST TX模式和FAST RX模式支持CAN XL數據信號傳輸，通過減少復雜拓撲中的振鈴，積極改善總線信號，提高了信號的穩定性和可靠性。特別是信號改善功能（SIC），通過最大限度地減少信號振鈴，提高了復雜星形拓撲中可實現的更大數據速率，有效解決了CAN網絡中因節點充當樁線而導致的阻抗不匹配問題。

3. 功能安全與保護特性

TCAN6062-Q1是功能安全型器件，在器件發布時將提供相關文檔來協助進行功能安全系統設計。它具備多種保護特性，如總線引腳上的IEC ESD保護、總線故障保護（±58V）、$V{CC}$和$V{IO}$電源終端的欠壓保護、TXD顯性超時（TXD DTO）以及熱關斷保護（TSD）等，能夠有效保護器件和整個系統免受各種異常情況的影響，提高了系統的安全性和可靠性。

4. 低功耗與靈活模式

該收發器支持低功耗待機模式，允許通過CAN總線（符合ISO 11898-2:2024附件A定義的喚醒模式（WUP））實現遠程喚醒。在待機模式下，CAN驅動器和主接收器處于關閉狀態，僅啟用低功耗接收器和總線監視電路，可顯著降低系統功耗。同時，它還支持正常模式，包括SIC、FAST TX、FAST RX等子模式，可根據實際應用需求靈活切換。

5. 封裝優勢

采用SOIC (8) 和無引線3mm x 3mm VSON (8) 封裝，具有可潤濕側翼并提供改善的自動光學檢測（AOI）功能，方便生產制造和檢測，提高了生產效率和產品質量。

二、引腳配置與功能

TCAN6062-Q1的引腳配置清晰合理，各引腳具有明確的功能。TXD引腳用于CAN發送數據輸入，以$V{IO}$為基準（對于無$V{IO}$的器件則以$V{CC}$為基準），在SIC模式下控制SIC發送器的狀態，還可用于控制FAST TX發送器和FAST RX接收器的運行；GND引腳為收發器的接地引腳，必須連接到PCB接地端；$V{CC}$引腳為CAN收發器提供5V電源；RXD引腳為CAN接收數據輸出，斷電時三態，對于TCAN6062-Q1以$V{CC}$為基準，對于TCAN6062V-Q1則以$V{IO}$為基準；$V_{IO}$引腳（僅適用于TCAN6062V-Q1）提供數字I/O電壓以匹配CAN控制器電壓，支持從1.7V至5.5V的電壓范圍；CANH和CANL引腳為CAN高電平和CAN低電平差分總線引腳，連接到CAN收發器和低電壓WUP CAN接收器；STB引腳為待機模式控制輸入，集成上拉電阻，可將器件置于待機模式。

三、規格參數

1. 絕對最大額定值

規定了器件在各種情況下能夠承受的最大電壓、電流和溫度等參數，如$V{CC}$電源電壓范圍為 -0.3V至6V，$V{IO}$電源電壓范圍為 -0.3V至6V，CANH和CANL上的CAN總線I/O電壓范圍以接地為基準為 -58V至58V等。超出這些絕對最大額定值運行可能會對器件造成永久損壞。

2. ESD等級

所有引腳的HBM分類等級為3A（±4000V），全局引腳CANH和CANL（相對于GND）的HBM分類等級為3B（±10000V），充電器件模型（CDM）分類等級為C5（±750V），表明該器件具有良好的靜電放電防護能力。

3. 建議運行條件

明確了器件正常運行時的電壓、電流和溫度等條件，如$V{CC}$電源電壓建議范圍為4.75V至5.25V，$V{IO}$電源電壓建議范圍為1.71V至5.5V，結溫范圍為 -40°C至150°C等。在這些建議條件下運行，器件能夠發揮最佳性能。

4. 熱特性

給出了結至環境熱阻、結至外殼（頂部）熱阻、結至電路板熱阻等熱特性參數，有助于工程師在設計散熱方案時進行參考，確保器件在正常工作溫度范圍內運行。

5. 電源特性

詳細列出了不同模式下的電源電流參數，如SIC模式下的電源電流在顯性和隱性狀態下的典型值和最大值，以及待機模式下的電源電流等，為電源設計提供了重要依據。

6. 電氣特性

包括驅動器和接收器在不同模式下的輸出電壓、輸入電阻、差分輸出電壓等電氣參數，這些參數對于保證器件的電氣性能和信號質量至關重要。

7. 開關特性

規定了器件在不同模式之間切換的時間參數，如PWM檢測時間、PWM符號接受長度、模式預選擇時間等，確保了器件在不同工作模式之間的快速、穩定切換。

四、詳細說明

1. 信號改善功能

SIC功能通過減少信號振鈴，提高了復雜星形拓撲中可實現的更大數據速率。在常規CAN FD收發器中，顯性到隱性邊沿容易出現振鈴問題，而TCAN6062-Q1使用基于TX的SIC解決此問題，繼續驅動總線呈現隱性，直至$t_{ACT_REC_end}$，減少反射，使采樣點處的隱性位更干凈。

2. CAN XL和FAST模式

CAN XL通過在CAN幀的數據階段將驅動器切換到推挽驅動器架構，利用仲裁階段結束后無多個器件爭用驅動狀態的優勢，實現更高的數據速率。FAST TX模式驅動器有兩種強驅動的驅動狀態，而SIC模式驅動器只有一種強顯性驅動狀態。為了使收發器將驅動狀態更改為FAST TX模式，CAN XL控制器在TXD引腳上驅動PWM信號，根據PWM信號的占空比輸出Level_0或Level_1狀態。同時，CAN XL FAST模式使用的差分邏輯閾值與CAN FD和CAN SIC收發器不同，需要一個額外的FAST模式接收器來解碼FAST TX模式驅動狀態。

3. 特性說明

對各引腳的功能進行了詳細解釋，如TXD引腳不僅控制SIC發送器的狀態，還用于控制FAST TX發送器和FAST RX接收器的運行；對CAN總線的不同狀態（隱性、顯性、level_0、level_1等）進行了定義和說明，以及如何通過TXD引腳的PWM信號實現模式切換等。

4. 器件功能模式

主要包括正常模式和待機模式。正常模式下，CAN通信為雙向，驅動器和接收器可根據TXD上是否存在PWM輸入在SIC模式和FAST模式之間切換；待機模式為低功耗模式，CAN驅動器和主接收器關閉，啟用低功耗接收器和總線監視電路，可通過CAN總線發出RXD喚醒請求。

五、應用和實施

1. 典型應用

TCAN6062-Q1通常用于具有主機微處理器（包括負責CAN協議數據鏈路層的CAN控制器）的應用。為了實現CAN XL，CAN控制器需要支持CAN XL標準，能夠生成將TCAN6062-Q1切換到FAST TX和FAST RX模式所需的PWM信號。同時，它也可與支持經典CAN或CAN FD的CAN控制器一起使用。

2. 系統示例

給出了使用5V I/O連接和1.8V、2.5V、3.3V IO連接的典型收發器應用示例，展示了總線終端的連接方式，為工程師進行系統設計提供了參考。

3. 電源相關建議

建議器件收發器在4.75V至5.25V的$V{CC}$主輸入電源電壓范圍內運行，TCAN6062V-Q1的$V{IO}$電源輸入設計電壓范圍為1.71V至5.5V，且兩個電源輸入必須經過良好調節。同時，應在CAN收發器的主$V{CC}$和$V{IO}$電源引腳附近放置去耦電容。

4. 布局

布局時應將保護和濾波電路放置于盡可能靠近總線連接器的位置，以防止瞬變、ESD和噪聲傳播到電路板。去耦電容應盡可能靠近收發器的電源引腳$V{CC}$和$V{IO}$放置，當旁路電容和保護器件連接電源和地時，應至少使用兩個過孔以減少布線電感和過孔電感。

六、總結

TCAN6062-Q1汽車類CAN XL收發器以其高速傳輸、信號改善、功能安全、低功耗等特性，以及清晰合理的引腳配置和豐富詳細的規格參數，為汽車電子系統的設計提供了強大的支持。在實際應用中，工程師可以根據具體需求，合理選擇器件的工作模式和配置，同時注意電源設計和布局等方面的要求，以充分發揮該器件的優勢，實現高性能、高可靠性的汽車電子系統設計。大家在使用過程中遇到過哪些問題呢？歡迎一起討論交流。