具有显性状态超时的TLIN1039-Q1本地互连网络(LIN)收发器：设计与应用解析

在汽车电子系统中，本地互连网络（LIN）发挥着至关重要的作用，它为车内各种设备之间提供了一种经济高效的通信解决方案。TI推出的TLIN1039-Q1 LIN收发器，凭借其丰富的特性和出色的性能，成为了汽车电子领域的热门选择。今天，我们就来深入探讨一下这款收发器。

文件下载：tlin1039-q1.pdf

一、TLIN1039-Q1概述

（一）基本信息

TLIN1039-Q1是一款符合多种LIN标准（LIN 2.0、LIN 2.1、LIN 2.2、LIN 2.2A和ISO/DIS 17987–4）的物理层收发器，集成了唤醒和保护功能，专为12V汽车应用设计。它具备宽工作电压范围（4.5V至36V），能适应复杂的汽车电气环境。其变送器支持高达20kbps的数据速率，接收器支持高达100kbps的数据速率，可快速执行内联编程。

（二）应用领域

该收发器的应用范围十分广泛，涵盖了车身电子装置和照明、信息娱乐系统与仪表组、混合动力电动汽车和动力总成系统、被动安全以及电器等多个领域。

二、特性亮点

（一）标准兼容性

它符合面向汽车应用的AEC - Q100（1级）标准，同时也满足LIN相关电气物理层规格标准和SAE J2602 - 1面向汽车应用的LIN网络标准，为汽车电子设计提供了可靠的保障。

（二）功能安全

提供功能安全相关文档，可帮助进行功能安全系统设计，这在对安全性要求极高的汽车应用中尤为重要。

（三）低功耗特性

具备休眠模式，能实现超低电流消耗，同时允许通过LIN总线或EN引脚实现唤醒，有效降低了系统的功耗。

（四）保护特性

具有±45V LIN总线容错、$V_{SUP}$欠压保护、TXD显性超时（DTO）保护、热关断保护以及系统级未供电节点或接地断开失效防护等多种保护功能，大大提高了器件的可靠性和稳定性。

三、引脚配置与功能

PIN	No.	Type	DESCRIPTION
RXD	1	DO	RXD output (open - drain) interface reporting state of LIN bus voltage
EN	2	DI	Enable input - High puts the device in normal operation mode and low puts the device in sleep mode; integrated pull - down
NC	3		Not connected
TXD	4	DI	TXD input interface to control state of LIN output, integrated pull - down
GND	5	GND	Ground
LIN	6	HVI/O	LIN bus single - wire transmitter and receiver
Vsup	7	HV Supply	Device supply voltage (connected to battery in series with external reverse blocking diode)
NC	8		Not connected

每个引脚都有其特定的功能，例如EN引脚用于控制设备的工作模式，当EN为高电平时，设备进入正常工作模式；当EN为低电平时，设备进入睡眠模式。

四、电气特性与参数

（一）绝对最大额定值

规定了器件在不同参数下的最大和最小工作范围，如$V{SUP}$的范围为 - 0.3V至45V，$V{LIN}$为 - 45V至45V等。超出这些范围可能会导致器件永久性损坏，因此在设计时必须严格遵守。

（二）ESD额定值

该器件具有良好的静电放电（ESD）防护能力，不同引脚的ESD等级不同，如Human body model（HBM）下，$V_{SUP}$相对于地为±8000V，LIN相对于地为 + 10000V等，这能有效防止静电对器件造成损害。

（三）电源特性

在不同的工作模式（正常模式、待机模式、睡眠模式）下，电源电压和电流的特性不同。例如，在正常模式且总线为显性状态时，电源电流为1.2至6.5mA；在睡眠模式下，当$4.5V < V_{sup} ≤ 14V$时，电源电流为9至14μA。

（四）交流开关特性

包括接收器的上升和下降传播延迟时间、LIN总线唤醒的最小显性时间、模式更改延迟时间等参数。这些参数对于确保数据的准确传输和系统的正常运行至关重要。

五、功能模式与工作原理

（一）功能模式

TLIN1039-Q1具有三种功能模式：正常模式、睡眠模式和待机模式。

• 正常模式：当EN引脚为高电平时，设备进入正常模式，此时接收器和发射器均处于活动状态，支持LIN传输速率高达20kbps。
• 睡眠模式：这是一种节能模式，当EN引脚为低电平时进入。在该模式下，LIN总线驱动器禁用，内部LIN总线终端关闭，但弱电流上拉激活，以防止误唤醒事件。
• 待机模式：当设备在睡眠模式下接收到LIN总线的唤醒事件时进入。此时LIN总线响应器模式终端电路开启，通过RXD引脚的低电平信号表示。

（二）工作原理

在正常模式下，TXD输入的LIN协议数据流通过电流限制波形整形驱动器转换为LIN总线信号，接收器将LIN总线上的数据流转换为逻辑电平信号，并通过RXD引脚发送到微处理器。在睡眠模式下，设备可以通过LIN总线的唤醒信号或EN引脚的高电平信号唤醒。

六、应用与设计要点

（一）应用场景

可作为LIN网络中的响应节点设备和指挥官节点设备使用，支持远程唤醒请求和本地唤醒请求。

（二）设计要点

• 电源设计：$V{SUP}$引脚应使用100nF的去耦电容靠近电源引脚放置，系统还应根据应用需求在$V{SUP}$线上进行额外的去耦。
• RXD引脚：由于RXD输出结构为开漏输出级，若微处理器的RXD引脚没有集成上拉电阻，需要在RXD和微处理器的I/O电源电压之间连接一个1kΩ至10kΩ的外部上拉电阻。
• 布局设计：在进行PCB设计时，要应用高频布局技术，将保护和滤波电路合理设计。各个引脚的布局也有相应要求，如GND引脚应通过短走线和两个过孔连接到接地平面，以限制总返回电感。

七、总结

TLIN1039-Q1 LIN收发器以其出色的兼容性、丰富的保护功能、低功耗特性和灵活的工作模式，为汽车电子系统的设计提供了理想的解决方案。在实际应用中，电子工程师需要根据具体的设计需求，合理选择器件，并注意电源设计、引脚连接和布局等方面的要点，以确保系统的性能和可靠性。你在使用LIN收发器的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区交流分享。