深入解析Microchip ATA6560/1高速CAN收發器

在當今的電子設備中，CAN（Controller Area Network）總線因其高可靠性和實時性，被廣泛應用于汽車、工業、航空航天等多個領域。Microchip的ATA6560/1高速CAN收發器就是一款非常優秀的CAN總線接口芯片，它為CAN協議控制器和物理CAN總線之間提供了穩定、高效的連接。下面我們就來詳細了解一下這款收發器。

文件下載：ATA6561-GBQW-N.pdf

一、產品概述

ATA6560/1是一款符合ISO 11898 - 2、ISO 11898 - 5和SAE J2284標準的高速CAN收發器，支持CAN FD（CAN with Flexible Data Rate）協議，通信速度最高可達5 Mbps。它具有低電磁發射（EME）和高電磁抗擾度（EMI）的特點，能夠在復雜的電磁環境中穩定工作。同時，該收發器還具備多種功能和保護特性，適用于各種高速CAN網絡。

1. 主要特性

• 標準兼容性：完全符合ISO 11898 - 2、ISO 11898 - 5和SAE J2284標準，確保了與其他CAN設備的互操作性。
• CAN FD支持：支持CAN FD協議，可實現更高的數據傳輸速率和更大的數據長度。
• 高速通信：通信速度最高可達5 Mbps，滿足高速數據傳輸的需求。
• 低EME和高EMI：有效降低電磁干擾，提高系統的穩定性和可靠性。
• 寬共模范圍差分接收器：能夠適應不同的共模電壓，增強了信號的接收能力。
• 多種工作模式：ATA6561支持未供電、待機和正常三種工作模式，ATA6560在此基礎上還增加了靜音模式。
• 遠程喚醒功能：可通過CAN總線實現遠程喚醒，方便系統的節能管理。
• 故障保護功能：具備TXD顯性超時、欠壓檢測、過熱保護、短路保護等多種故障保護功能，確保系統的安全運行。
• 高ESD處理能力：總線引腳具有高靜電放電（ESD）處理能力，可有效防止靜電對芯片的損壞。

2. 應用領域

ATA6560/1適用于多種應用領域，包括汽車、工業、航空航天、醫療和消費電子等。在汽車領域，它可用于汽車電子控制系統，如發動機控制、車身控制等；在工業領域，可用于工業自動化、機器人控制等；在航空航天領域，可用于飛行器的航電系統；在醫療領域，可用于醫療設備的通信；在消費電子領域，可用于智能家居、智能穿戴等設備。

二、功能描述

1. 工作模式

ATA6560/1具有多種工作模式，可通過STBY和NSIL引腳進行選擇。

• 未供電模式：當VCC或VIO電壓低于欠壓檢測閾值時，收發器處于未供電模式，此時CAN驅動器輸出隱性狀態，RXD輸出隱性狀態。
• 待機模式：STBY引腳置高時，收發器進入待機模式。在該模式下，收發器不能正常收發數據，僅低功耗喚醒比較器（WUC）監測總線信號。當總線信號從隱性變為顯性且持續時間超過twake時，RXD引腳置低，向微控制器發出喚醒請求。
• 正常模式：STBY引腳置低，TXD和NSIL引腳（ATA6560）置高時，收發器進入正常模式。在該模式下，收發器可以通過CANH和CANL總線線路收發數據，輸出驅動器處于激活狀態。
• 靜音模式（僅ATA6560）：NSIL引腳和STBY引腳置低時，收發器進入靜音模式。在該模式下，收發器只能接收數據，不能發送數據，總線引腳釋放為隱性狀態。

2. 故障保護功能

• TXD顯性超時功能：當TXD引腳置低時，TXD顯性超時定時器啟動。如果TXD引腳的低電平狀態持續時間超過tto(dom)TXD，發射器將被禁用，總線線路釋放為隱性狀態，防止總線被永久置為顯性狀態。
• 內部上拉結構：TXD、STBY和NSIL引腳具有內部上拉到VIO的結構，確保在引腳浮空時處于安全、定義的狀態。在待機模式下，所有引腳應處于高電平狀態，以最小化電流消耗。
• 欠壓檢測：當VCC或VIO電壓低于欠壓檢測閾值時，收發器將關閉并脫離總線，直到電壓恢復正常。低功耗WUC僅在VCC或VIO欠壓時關閉，STBY引腳的邏輯狀態在電壓恢復前將被忽略。
• 總線喚醒超時功能：在待機模式下，當CAN總線從隱性變為顯性狀態時，總線喚醒超時定時器啟動。如果總線的顯性狀態持續時間超過to_bus，RXD引腳將置高，防止因總線短路或其他節點故障導致的永久喚醒請求。
• 過熱保護：輸出驅動器具備過熱保護功能。當結溫超過關斷結溫TJsd時，輸出驅動器將被禁用，直到結溫下降到TJsd以下且TXD引腳處于高電平狀態。
• 短路保護：CANH和CANL總線輸出具備短路保護功能，可防止對GND或正電源電壓的短路。如果因CANH或CANL持續短路導致設備發熱，內部過熱保護將關閉總線發射器。
• RXD隱性鉗位檢測：該功能可防止控制器在RXD線路被鉗位為高電平時發送數據。在正常和靜音模式下，設備會持續比較高速比較器（HSC）的狀態和RXD引腳的狀態。如果HSC指示總線為顯性狀態，而RXD引腳未顯示相同狀態，且持續時間超過tRC_det，則檢測到隱性鉗位情況，設備將被強制進入靜音模式。

三、電氣特性

ATA6560/1的電氣特性在不同的工作模式和溫度范圍內都有明確的規定。以下是一些重要的電氣參數：

• 電源電壓：VCC電壓范圍為4.5 - 5.5V，VIO電壓范圍為2.8 - 5.5V（僅ATA6561）。
• 電源電流：在不同工作模式下，電源電流有所不同。例如，在靜音模式下，VCC電源電流典型值為2.5 mA；在正常模式下，隱性狀態時VCC電源電流典型值為2 mA，顯性狀態時典型值為50 mA；在待機模式下，VCC電源電流最大值為12 μA。
• 輸入輸出電壓：TXD、NSIL和STBY引腳的高電平輸入電壓范圍為0.7 x VIO - (VIO + 0.3)V，低電平輸入電壓范圍為 - 0.3 - 0.3 x VIO V。RXD引腳的高電平輸出電流范圍為 - 8 - - 1 mA，低電平輸出電流范圍為2 - 12 mA。
• 總線電壓和電流：CANH和CANL引腳的顯性輸出電壓范圍為2.75 - 4.5V（CANH）和0.5 - 2.25V（CANL），隱性輸出電壓范圍為2 - 3V（正常和靜音模式）和 - 0.1 - + 0.1V（待機模式）。

四、封裝信息

ATA6560/1提供兩種封裝形式：8引腳SOIC和8引腳VDFN（帶可焊側翼）。不同封裝的引腳定義和尺寸有所不同，在設計電路板時需要根據實際需求選擇合適的封裝。

1. 8引腳SOIC封裝

SOIC封裝的引腳間距為1.27 mm，整體尺寸為3.90 x 6.00 mm。引腳定義包括TXD（發送數據輸入）、GND（接地）、VCC（電源電壓）、RXD（接收數據輸出）、NSIL（靜音模式控制輸入，僅ATA6560）、VIO（I/O電平適配器電源電壓，僅ATA6561）、CANL（低電平CAN總線線路）、CANH（高電平CAN總線線路）和STBY（待機模式控制輸入）。

2. 8引腳VDFN封裝

VDFN封裝的引腳間距為0.65 mm，整體尺寸為3.00 x 3.00 mm，帶有2.40 x 1.60 mm的暴露焊盤和可焊側翼。引腳定義與SOIC封裝類似。

五、典型應用

ATA6560/1的典型應用電路包括與微控制器的連接，通過CANH和CANL總線線路實現與其他CAN設備的通信。在設計應用電路時，需要注意以下幾點：

• 電源濾波：在VCC和VIO引腳附近應添加適當的濾波電容，以減少電源噪聲對芯片的影響。
• 總線終端電阻：在CAN總線的兩端應連接適當的終端電阻，以匹配總線阻抗，減少信號反射。
• 接地設計：確保芯片的接地引腳與系統的地良好連接，以提高系統的穩定性。

六、總結

Microchip的ATA6560/1高速CAN收發器是一款功能強大、性能穩定的CAN總線接口芯片。它具有多種工作模式和故障保護功能，能夠滿足不同應用場景的需求。在設計CAN總線系統時，ATA6560/1是一個不錯的選擇。你在使用這款芯片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。