TCAN1057AEV-Q1：汽车级CAN FD收发器的卓越之选

在汽车电子系统飞速发展的今天，高速、可靠且安全的通信需求日益增长。CAN（Controller Area Network）总线作为汽车电子领域的主流通信协议，其收发器的性能直接影响着整个系统的稳定性和可靠性。今天，我们就来深入探讨一款符合汽车应用严苛标准的CAN FD收发器——TCAN1057AEV-Q1。

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一、特性亮点，铸就卓越性能

（一）标准合规，品质保障

TCAN1057AEV-Q1符合面向汽车应用的AEC-Q100（0级）标准，这意味着它能够在极端的温度、湿度等环境条件下稳定工作，为汽车电子系统的可靠性提供了坚实保障。同时，它也符合ISO 11898-2:2016物理层标准要求，确保了与其他符合该标准的设备之间的兼容性。

（二）功能安全，设计无忧

该收发器提供功能安全相关文档，可帮助工程师进行功能安全系统设计。在汽车电子系统中，功能安全至关重要，例如在高级驾驶辅助系统（ADAS）中，任何通信故障都可能导致严重的安全事故。TCAN1057AEV-Q1的功能安全特性为工程师在设计安全关键系统时提供了有力支持。

（三）高速通信，适应多样需求

它支持传统CAN和经优化的CAN FD性能，数据速率范围广泛，低至9.2kbps，高可达2、5和8Mbps。这种宽范围的数据速率支持使得它能够适应不同汽车应用场景的需求，无论是对实时性要求较高的动力系统控制，还是对数据量要求较大的信息娱乐系统，都能游刃有余。

（四）保护特性，增强可靠性

在复杂的汽车电气环境中，各种电气故障和干扰可能会影响收发器的正常工作。TCAN1057AEV-Q1具备多种保护特性，如总线故障保护（±58V）、欠压保护、TXD显性超时（DTO）和热关断保护（TSD）等。这些保护特性能够有效防止收发器因电气故障而损坏，提高了系统的可靠性和稳定性。

（五）工作模式灵活，应用广泛

该收发器支持正常模式和静音模式。在正常模式下，CAN通信双向进行，适用于需要实时数据交互的场景；而在静音模式下，CAN驱动禁用，高速CAN接收器启用，通信变为单向，可用于只需要接收数据的场景，同时还能降低功耗。

二、应用领域，拓展无限可能

（一）汽车和运输领域

在汽车和运输领域，TCAN1057AEV-Q1有着广泛的应用。它可用于车身控制模块，实现对汽车灯光、门窗、座椅等部件的控制；在汽车网关中，作为不同CAN网络之间的桥梁，实现数据的交换和转发；在高级驾驶辅助系统（ADAS）中，确保传感器与控制器之间的高速、可靠通信；在信息娱乐系统中，为音频、视频等数据的传输提供支持。

三、规格参数，精准把握性能

（一）绝对最大额定值

了解器件的绝对最大额定值对于正确使用和设计电路至关重要。TCAN1057AEV-Q1的Vcc（电源电压）范围为0.3V至6V，Vi1o（I/O电平转换器电源电压）范围为 - 0.3V至6V，CAN总线VO电压范围为 - 58V至58V等。在设计电路时，必须确保各引脚的电压和电流不超过这些额定值，否则可能会导致器件永久性损坏。

（二）ESD评级

静电放电（ESD）是电子器件在生产、运输和使用过程中面临的一个重要问题。TCAN1057AEV-Q1的所有引脚的HBM分类等级为3A（±4000V），CANH和CANL引脚相对于GND的HBM分类等级为3B（±10000V），CDM分类等级为C5（±750V）。这些高ESD评级表明该器件具有较强的抗静电能力，能够在一定程度上减少ESD对器件的损害。

（三）推荐工作条件

为了确保器件的最佳性能和可靠性，应在推荐工作条件下使用。TCAN1057AEV-Q1的Vcc推荐工作电压范围为4.5V至5.5V，Vio推荐工作电压范围为1.7V至5.5V，工作环境温度范围为 - 40℃至150℃。在设计电源电路和选择散热方案时，需要考虑这些推荐工作条件。

（四）热特性

热特性是评估器件散热性能的重要指标。TCAN1057AEV-Q1的结到环境热阻（RO JA）为127.5℃/W，结到顶部热阻（Ro JC(top)）为67.6℃/W等。在设计散热方案时，需要根据这些热特性参数来选择合适的散热片或风扇，以确保器件在工作过程中不会因过热而损坏。

四、详细描述，深入了解原理

（一）功能框图

通过功能框图，我们可以直观地了解TCAN1057AEV-Q1的内部结构和工作原理。它主要由CAN驱动、CAN接收器、电平转换器、保护电路等部分组成。这些部分协同工作，实现了CAN数据的收发和处理。

（二）引脚描述

每个引脚都有其特定的功能。例如，TXD是CAN发送数据输入引脚，具有集成上拉电阻；RXD是CAN接收数据输出引脚，在断电时为三态；S是静音模式控制输入引脚，也具有集成上拉电阻。正确理解和使用这些引脚是设计电路的基础。

（三）CAN总线状态

CAN总线在工作时有显性和隐性两种逻辑状态。显性状态对应TXD和RXD引脚的逻辑低电平，隐性状态对应逻辑高电平。在仲裁过程中，显性状态会覆盖隐性状态。了解CAN总线的状态对于理解CAN通信协议和故障诊断非常重要。

（四）TXD显性超时（DTO）

在正常模式下，TXD DTO电路可以防止因硬件或软件故障导致TXD长时间保持显性状态而阻塞网络通信。当TXD保持显性状态超过超时时间tTXD_DTO时，CAN驱动将被禁用，从而释放总线供其他节点通信。这一特性提高了系统的容错能力。

（五）CAN总线短路电流限制

该器件具有多种保护特性来限制CAN总线短路电流。在设计CAN网络时，需要考虑短路电流的影响，选择合适的终端电阻和共模扼流圈。平均短路电流IOS(AVG)可以通过特定公式计算，在选择电源时也需要根据该值来进行合理设计。

（六）热关断（TSD）

当器件的结温超过热关断阈值TTSD时，CAN驱动电路将被关闭，以防止器件因过热而损坏。当结温下降到阈值以下时，CAN驱动电路将重新启用。这一特性确保了器件在高温环境下的可靠性。

（七）欠压锁定

Vcc和V1o引脚具有欠压检测功能，当电源电压低于阈值时，器件将进入保护状态。在欠压条件消除且tMODE时间过期后，器件将恢复正常模式。了解欠压锁定的工作原理可以帮助我们在电源故障时保护CAN总线和系统的稳定性。

（八）未上电设备和浮动引脚

当器件未上电时，总线引脚和逻辑引脚具有低泄漏电流，不会对总线和其他电路造成负载。同时，关键引脚具有内部上拉电阻，在引脚浮空时可将器件置于已知状态，但在设计时不应过度依赖这些内部偏置，特别是在噪声环境中。

五、应用与实现，助力实际设计

（一）典型应用

文档中给出了使用该器件的典型配置示例，如5V系统和1.8V、2.5V、3.3V系统的应用电路。这些示例为工程师在实际设计中提供了参考，可根据具体需求进行调整。

（二）设计要求

1. CAN终端

CAN终端可以是总线两端的单个120Ω电阻，也可以采用分裂终端来过滤和稳定总线的共模电压。分裂终端可以改善网络的电磁辐射性能，在设计时需要根据实际需求进行选择。

2. 总线负载、长度和节点数量

CAN网络的设计需要考虑总线负载、长度和节点数量之间的平衡。TCAN1057AEV-Q1具有较高的输入阻抗，理论上支持单个总线段上超过100个收发器，但在实际设计中，需要考虑信号损失、寄生负载、时序等因素，以确保系统的可靠性。

（三）电源供应建议

为了确保器件的稳定工作，Vcc和Vio输入电压需要良好的稳压。除了电源滤波电容外，还应在CAN收发器的Vcc和Vio引脚附近放置一个典型值为100nF的去耦电容。

（四）布局建议

在PCB设计中，需要采用高频布局技术来减少瞬态干扰。保护和滤波电路应靠近总线连接器，去耦电容应尽可能靠近电源引脚，同时应使用至少两个过孔来连接旁路电容和保护器件，以减少走线和过孔的电感。

六、结语

TCAN1057AEV-Q1作为一款高性能的汽车级CAN FD收发器，具有丰富的特性和广泛的应用前景。无论是在标准合规性、功能安全性还是在通信性能和保护特性方面，都表现出色。在实际设计中，工程师需要深入了解其特性和规格参数，结合具体应用场景进行合理设计，以充分发挥该器件的优势，为汽车电子系统的发展贡献力量。你在使用类似CAN收发器的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。