SN65HVD26x Turbo CAN收發器：CAN FD與冗余設計的理想之選

在CAN（Controller Area Network）網絡設計中，選擇合適的收發器至關重要。SN65HVD26x系列Turbo CAN收發器，包括SN65HVD265、SN65HVD266和SN65HVD267，專為滿足CAN FD（Flexible Data Rate）和冗余需求而設計，具備眾多出色特性。下面我們就來詳細了解一下這款收發器。

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特性亮點

高速性能與兼容性

SN65HVD26x系列滿足ISO11898 - 2 Turbo CAN標準，支持高達2Mbps的CAN FD數據速率，同時在高速CAN網絡中也能實現1Mbps的數據傳輸。其短且對稱的傳播延遲時間和快速的環路時間，為增強時序裕量和提高CAN網絡的數據速率提供了有力支持。此外，該系列的I/O電壓范圍支持3.3V和5V的MCU，在未供電時具有理想的無源特性，總線和邏輯端子呈現高阻抗，且在電源啟動/關閉時總線無干擾。

強大的保護功能

該系列產品具備豐富的保護特性，如HBM ESD保護超過±12kV，總線故障保護范圍為 - 27V至40V，電源端子具有欠壓保護，驅動器具有顯性超時（TXD DTO）功能。其中，SN65HVD267還具備接收器顯性超時（RXD DTO）和FAULT輸出端子，以及熱關斷保護，工作溫度范圍為 - 40°C至125°C。

應用領域廣泛

SN65HVD26x系列適用于多種CAN網絡應用，包括2Mbps的CAN FD網絡、高負載CAN網絡中的1Mbps操作，甚至可低至10kbps的網絡。在工業自動化、控制、傳感器和驅動系統，建筑、安全和氣候控制自動化，電信基站狀態和控制等領域都有出色表現。此外，SN65HVD267還可用于具有冗余和多拓撲CAN網絡的功能安全應用，支持CANopen、DeviceNet、NMEA2000等多種CAN總線標準。

產品詳細解析

器件對比

引腳配置與功能

該系列產品采用8引腳SOIC封裝，各引腳功能明確。例如，TXD為CAN發送數據輸入，RXD為CAN接收數據輸出，S為模式選擇端子等。不同型號在引腳5上有不同功能，SN65HVD265為無連接，SN65HVD266為RXD輸出電源電壓，SN65HVD267為開漏FAULT輸出端子。

規格參數

絕對最大額定值

涵蓋了電源電壓、總線I/O電壓、邏輯輸入/輸出電壓、輸出電流、工作結溫等參數的最大額定值，超出這些值可能會導致器件永久性損壞。

推薦工作條件

明確了電源電壓、總線端子電壓、邏輯輸入電平、輸出電流和工作溫度等推薦范圍，以確保器件的正常工作。

電氣特性

詳細列出了各種工作模式下的電源電流、輸入/輸出電壓、泄漏電流等電氣參數，為電路設計提供了重要依據。

開關特性

包括總環路延遲、模式切換時間、驅動器和接收器的傳播延遲時間、脈沖偏斜、信號上升/下降時間等參數，這些參數對于高速CAN網絡的性能至關重要。

功能特性描述

TXD顯性超時（DTO）

在正常模式下，TXD DTO電路可防止因硬件或軟件故障導致TXD長時間保持顯性而阻塞網絡通信。當TXD的下降沿觸發DTO電路定時器后，如果在超時時間內未檢測到上升沿，CAN總線驅動器將被禁用，總線恢復通信。當TXD檢測到隱性信號時，CAN驅動器將重新激活。

RXD顯性超時（SN65HVD267）

SN65HVD267的RXD DTO電路可防止總線長時間保持顯性導致RXD輸出一直為顯性。當總線保持顯性超過超時時間tRXD_DTO后，RXD端子將恢復為隱性。當總線檢測到隱性信號時，RXD輸出將重新反映總線狀態。

熱關斷

當器件的結溫超過熱關斷閾值時，CAN驅動器電路將關閉，阻止TXD向總線的傳輸。當結溫下降到熱關斷溫度以下時，關斷狀態將解除。

欠壓鎖定

電源端子的欠壓檢測功能可使器件進入保護模式，在VCC或VRXD電源端子出現欠壓事件時保護總線。

故障端子（SN65HVD267）

當出現TXD - 顯性超時、RXD顯性超時、熱關斷或欠壓鎖定等故障時，FAULT端子（開漏）將關閉，通過外部上拉電阻拉高電平，向主機微處理器指示故障。

無供電狀態

器件在未供電時對CAN總線呈“理想無源”或“無負載”狀態，總線和邏輯端子的泄漏電流極低，不會對總線和其他電路造成負載影響。

浮動端子

關鍵端子具有內部上拉和下拉電阻，可在端子浮空時使器件進入已知狀態。例如，TXD端子上拉至VCC，S端子下拉至GND。

CAN總線短路電流限制

器件具備多種保護功能，可限制CAN總線短路時的電流，包括驅動器電流限制和TXD顯性狀態超時功能。在CAN通信中，可根據總線狀態的瞬時電流或DC平均電流來考慮短路電流。

器件功能模式

器件具有正常模式和靜音模式兩種主要工作模式，通過S輸入端子進行選擇。在正常模式下，驅動器和接收器均啟用，RXD反映總線狀態；在靜音模式下，驅動器禁用，接收器仍啟用，RXD同樣反映總線狀態。

應用與設計建議

應用信息

SN65HVD26x系列CAN收發器通常與包含CAN協議鏈路層的主機微處理器或FPGA配合使用，適用于5V和3.3V微處理器應用。

典型應用設計要求

在設計CAN網絡時，需要考慮總線負載、長度和節點數量等因素。ISO11898標準規定了總線的最大長度和分支長度，但通過精心設計，可以實現更長的電纜、分支長度和更多的節點。SN65HVD26x系列具有高輸入阻抗，理論上可支持超過167個收發器在單個總線段上，但實際應用中需要考慮信號損失、寄生負載、網絡不平衡等因素，因此實際節點數量通常會較低。

詳細設計步驟

CAN終端

CAN總線應使用與線路特性阻抗相等的電阻進行終端匹配，以防止信號反射。可采用單個120Ω電阻或分裂終端的方式進行終端匹配，分裂終端可改善網絡的電磁發射特性。

功能安全設計

SN65HVD267可用于實現CAN網絡的冗余物理層拓撲，通過使用兩個SN65HVD267設備和一個與門，可實現物理層的冗余。RXD DTO功能可防止單個分支的總線卡住顯性故障影響整個網絡，FAULT輸出可用于指示故障。

電源供應建議

器件的主電源VCC輸入電壓范圍為4.5V至5.5V，部分器件的RXD輸出電平轉換電源VRXD范圍為2.8V至5.5V。兩個電源輸入都應進行良好的穩壓，在電源端子附近應放置大容量電容和旁路電容。

布局建議

在PCB設計中，應先設計保護和濾波電路，采用高頻布局技術，使用外部瞬態保護器件，將保護和濾波電路靠近總線連接器放置。同時，應使用電源和接地平面提供低電感，合理放置旁路和大容量電容，注意總線終端和數字線路的設計。

總結

SN65HVD26x系列Turbo CAN收發器憑借其高速性能、強大的保護功能和靈活的應用特性，為CAN FD和冗余CAN網絡設計提供了優秀的解決方案。電子工程師在設計CAN網絡時，可根據具體需求選擇合適的型號，并遵循相關的設計建議，以確保網絡的穩定性和可靠性。你在使用CAN收發器的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享你的經驗和見解。