Infineon TLE9250高速CAN FD收發器：汽車與工業應用的理想之選

在汽車和工業領域，可靠的數據傳輸至關重要。CAN（Controller Area Network）總線作為一種廣泛應用的串行通信協議，能夠實現微控制器、傳感器和執行器之間的實時數據交換。而CAN收發器則是CAN總線系統中不可或缺的關鍵組件，它負責在物理層和CAN協議控制器之間進行信號轉換和傳輸。今天，我們將深入了解英飛凌（Infineon）推出的TLE9250高速CAN FD收發器，探討其特點、功能和應用。

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一、產品概述

TLE9250是英飛凌最新一代的高速CAN收發器，適用于汽車和工業領域的高速CAN網絡。它完全符合ISO 11898 - 2（2016）和SAE J2284 - 4 / - 5標準，是CAN收發器互操作性測試規范的參考設備。該收發器支持高達5 MBit/s的CAN FD數據幀，具有極低的電磁輻射（EME）和出色的電磁抗干擾能力（EMI），能夠在惡劣的電磁環境中穩定工作。

1.1 產品特性

• 標準兼容性：完全符合ISO 11898 - 2（2016）和SAE J2284 - 4 / - 5標準，確保與其他CAN設備的互操作性。
• 低電磁輻射：極低的EME允許在不使用額外共模扼流圈的情況下使用，降低了系統成本和復雜度。
• 高電磁抗干擾能力：寬共模范圍提供了出色的EMI性能，保證在惡劣電磁環境下的穩定通信。
• ESD魯棒性：具有±8kV（HBM）和±11kV（IEC 61000 - 4 - 2）的ESD保護，增強了設備的可靠性。
• 寬電源范圍：擴展的(V_{CC})電源范圍，適應不同的電源條件。
• 短路保護：CAN總線對地面、電池和(V_{CC})短路保護，提高了系統的安全性。
• TxD超時功能：防止CAN總線因TxD引腳持續低電平而永久阻塞。
• 低功耗：在掉電狀態下具有極低的CAN總線泄漏電流，節省能源。
• 過溫保護：內置過溫保護功能，防止設備因過熱而損壞。
• 多種工作模式：支持接收模式和節能模式，滿足不同應用場景的需求。
• 環保設計：符合RoHS標準，是綠色環保產品。
• 小型封裝：采用PG - TSON - 8和PG - DSO - 8封裝，適合自動化光學檢測（AOI）。

1.2 潛在應用

TLE9250適用于多種汽車和工業應用，包括發動機控制單元（ECUs）、電動助力轉向、變速器控制單元（TCUs）和底盤控制模塊等。

1.3 產品驗證

該產品經過AEC - Q100認證，適用于汽車應用，確保了其在汽車環境中的可靠性和穩定性。

二、產品詳細信息

2.1 封裝和標識

TLE9250有PG - TSON - 8和PG - DSO - 8兩種封裝可供選擇，兩種封裝均符合RoHS標準且無鹵。PG - TSON - 8封裝支持自動化光學檢測（AOI）的焊點要求。

2.2 功能框圖

TLE9250的功能框圖展示了其內部結構，包括發射器、接收器、超時控制、溫度保護和模式控制等模塊。這些模塊協同工作，實現了CAN總線的可靠通信。

2.3 引腳配置

2.3.1 引腳分配

TLE9250的引腳分配清晰明確，各引腳具有特定的功能。

2.3.2 引腳定義

2.4 一般產品特性

2.4.1 絕對最大額定值

了解TLE9250的絕對最大額定值對于正確使用和保護設備至關重要。這些額定值包括電壓、電流和溫度等參數，超過這些值可能會導致設備永久性損壞。

2.4.2 功能范圍

TLE9250的功能范圍規定了其正常工作的電源電壓和溫度范圍。在這個范圍內，設備能夠按照電路描述正常工作。

2.4.3 熱阻

熱阻參數反映了設備散熱的能力。TLE9250的熱阻數據是根據JEDEC JESD51標準生成的，不同封裝的熱阻有所不同。

三、高速CAN功能描述

3.1 高速CAN物理層

高速CAN是一種串行總線系統，用于連接微控制器、傳感器和執行器，實現實時控制應用。CAN總線的物理層規定了數據在網絡中從一個CAN節點傳輸到其他所有節點的方式，包括電氣規范和信號定義。

3.2 信號轉換

TLE9250作為CAN控制器和物理總線介質之間的接口，將CAN控制器的串行數據輸入轉換為CAN總線上的差分輸出信號，同時將CAN總線上的數據轉換為串行單端信號輸出給CAN控制器。

3.3 信號狀態

CAN總線有顯性和隱性兩種信號狀態，通過CANH和CANL引腳之間的電壓差來區分。當差分信號(V{Diff}=V{CANH}-V{CANL})大于或等于1.5 V時，發送顯性信號；當(V{Diff})小于或等于0.5 V時，接收隱性信號。

3.4 部分供電網絡支持

TLE9250設計用于支持“部分供電”的高速CAN網絡，即在同一網絡中，一些節點連接到公共電源，而其他節點處于掉電狀態。在掉電狀態下，接收器輸入電阻關閉，收發器輸入具有高電阻，不會干擾通信。

3.5 節能模式

對于永久供電的ECU，TLE9250提供節能模式，可將功耗優化到最低。

四、工作模式

TLE9250支持三種不同的工作模式：正常工作模式、節能模式和僅接收模式。模式的切換可以通過NEN和NRM引腳觸發，電源電壓(V_{CC})的欠壓事件也會使設備進入掉電狀態。

4.1 正常工作模式

在正常工作模式下，TLE9250可以發送和接收CAN總線上的數據。發射器和接收器都處于激活狀態，總線偏置連接到(V_{CC}/2)。TxD超時功能和過溫保護功能也處于啟用狀態，確保設備的安全和穩定運行。

4.2 僅接收模式

在僅接收模式下，發射器禁用，接收器啟用。TLE9250可以接收總線上的數據，但不能發送消息?？偩€偏置連接到(V_{CC}/2)，TxD超時功能和過溫保護功能禁用。

4.3 節能模式

在節能模式下，發射器和接收器都禁用，RxD輸出引腳永久設置為邏輯高電平，總線偏置浮動。過溫保護功能禁用，設備功耗最低。

4.4 掉電狀態

當電源電壓(V_{CC})低于欠壓檢測閾值時，TLE9250進入掉電狀態。在掉電狀態下，接收器的差分輸入電阻關閉，CANH和CANL總線接口浮動，作為高阻抗輸入，泄漏電流非常小，對CAN網絡的隱性電平沒有影響。

五、工作模式切換

5.1 上電和掉電

TLE9250通過施加電源電壓(V{CC})來上電，上電后根據NEN和NRM引腳的狀態進入不同的工作模式。當(V{CC})低于欠壓檢測閾值時，設備掉電。

5.2 通過NEN和NRM引腳切換模式

當TLE9250提供數字電壓(V{CC})時，內部邏輯工作，通過NEN和NRM引腳可以實現模式切換。默認情況下，NRM和NEN輸入引腳由于內部上拉電流源到(V{CC})而處于邏輯高電平。

六、故障安全功能

6.1 短路保護

CANH和CANL總線引腳具有短路保護功能，能夠應對與地和電源電壓的短路故障。電流限制電路保護收發器免受損壞，如果由于CANH或CANL持續短路導致設備發熱，內部過溫保護會關閉總線發射器。

6.2 未連接邏輯引腳

所有邏輯輸入引腳都有內部上拉電流源到(V{CC})。如果(V{CC})電源激活且邏輯引腳開路，TLE9250默認進入節能模式。

6.3 TxD超時功能

TxD超時功能保護CAN總線免受TxD引腳持續低電平導致的永久阻塞。在正常工作模式下，如果TxD引腳的邏輯低電平持續時間超過(t_{TxD})，TLE9250將禁用發射器，接收器仍然可以監測總線上的數據。

6.4 過溫保護

TLE9250具有集成的過溫檢測功能，在正常工作模式下保護發射器免受過熱損壞。當溫度超過設定值時，溫度傳感器會禁用發射器，設備冷卻后發射器會重新激活。

6.5 模式切換延遲時間

TLE9250在(t_{Mode})時間窗口內完成工作模式的切換。在從節能模式切換到非低功率模式期間，RxD輸出引腳永久設置為邏輯高電平，不反映CANH和CANL輸入引腳的狀態。模式切換完成后，收發器釋放RxD輸出引腳。

七、電氣特性

7.1 功能設備特性

TLE9250的電氣特性包括電流消耗、電源復位、接收器輸出、傳輸輸入、NRM和NEN輸入、總線接收器和總線發射器等參數。這些參數在特定的電源電壓、負載電阻和溫度范圍內進行了規定。

7.2 圖表

文檔中提供了動態特性的時序圖和隱性位時間圖，幫助工程師更好地理解TLE9250的工作原理和性能。

八、應用信息

8.1 ESD魯棒性

根據IEC61000 - 4 - 2標準進行的ESD魯棒性測試表明，TLE9250在CANH和CANL引腳與地之間具有±11kV的靜電放電電壓。

8.2 應用示例

文檔中給出了TLE9250的應用電路示例，包括與微控制器的連接和可選的共模扼流圈。

8.3 更多應用信息

如需更多應用信息，可訪問http://www.infineon.com/automotive - transceiver。

九、封裝外形

TLE9250提供PG - TSON - 8和PG - DSO - 8兩種封裝，封裝尺寸和外形圖在文檔中給出。該產品是綠色環保產品，符合RoHS標準。

十、修訂歷史

文檔記錄了TLE9250數據手冊的修訂歷史，包括不同版本的更新內容。

英飛凌TLE9250高速CAN FD收發器以其出色的性能、豐富的功能和可靠的保護機制，成為汽車和工業領域CAN總線應用的理想選擇。工程師在設計過程中，可以根據具體需求合理選擇工作模式，充分發揮TLE9250的優勢，確保系統的穩定運行。你在使用TLE9250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。