TLIN2027-Q1：汽车LIN网络的可靠收发器解决方案

在汽车电子领域，本地互连网络（LIN）作为一种低成本、低速的串行通信协议，广泛应用于车身电子、信息娱乐系统等多个方面。TLIN2027-Q1作为一款高性能的LIN收发器，为汽车应用提供了可靠的物理层解决方案。本文将深入探讨TLIN2027-Q1的特性、应用、电气参数以及设计要点，帮助工程师更好地了解和使用这款产品。

文件下载：tlin2027-q1.pdf

一、产品概述

TLIN2027-Q1是一款符合AEC - Q100标准的本地互连网络（LIN）物理层收发器，集成了唤醒和保护功能，兼容LIN 2.0、LIN 2.1、LIN 2.2、LIN 2.2A和ISO/DIS 17987 - 4标准。它专为24V应用设计，具有更宽的工作电压范围和额外的总线故障保护功能，适用于各种汽车电子系统。

二、特性亮点

2.1 严格的标准合规性

该收发器符合面向汽车应用的AEC - Q100标准，温度等级为 - 40°C至125°C TA，器件HBM认证等级达到±8kV，CDM认证等级为±1.5kV，确保了在汽车复杂环境下的可靠性和稳定性。

2.2 广泛的标准兼容性

兼容LIN 2.0、LIN 2.1、LIN 2.2、LIN 2.2A和ISO/DIS 17987 - 4标准，为不同的LIN网络应用提供了良好的兼容性。

2.3 出色的电气性能

• 宽工作电压范围：支持4V至48V的电源电压，以及±60V的LIN总线故障保护，能够适应汽车电气系统中可能出现的电压波动和故障情况。
• 高速数据传输：LIN接收器支持高达100 kbps的数据传输速率，可实现更快的内联编程，满足汽车电子系统对数据传输速度的要求。
• 低功耗设计：睡眠模式可实现超低电流消耗，允许通过LIN总线或EN引脚进行唤醒，有助于降低汽车电子系统的整体功耗。

2.4 丰富的保护功能

具备$V_{SUP}$欠压保护、热关断保护和系统级未供电节点或接地断开失效防护等功能，有效保护器件免受各种故障的影响，提高系统的可靠性。

三、应用领域

3.1 车身电子装置和照明

在汽车车身电子系统中，如车门控制、车窗控制、车灯控制等，TLIN2027-Q1可用于实现各个节点之间的通信，确保系统的稳定运行。

3.2 信息娱乐系统与仪表组

在汽车信息娱乐系统和仪表组中，该收发器可用于传输音频、视频、车辆状态等数据，为用户提供更好的驾驶体验。

3.3 混合动力电动汽车和动力总成系统

在混合动力电动汽车和动力总成系统中，TLIN2027-Q1可用于监测和控制电池管理系统、电机控制系统等，确保系统的高效运行。

四、电气参数详解

4.1 绝对最大额定值

在 - 40°C ≤ $T{A}$ ≤ 125°C的温度范围内，$V{SUP}$的供应电压范围为 - 0.3V至60V，$V{LIN}$的LIN总线输入电压范围为 - 60V至60V，$V{LOGIC}$的逻辑引脚电压范围为 - 0.3V至6V，环境温度范围为 - 40°C至125°C，结温范围为 - 55°C至150°C。这些参数为工程师在设计电路时提供了安全的电压和温度范围参考。

4.2 ESD和浪涌保护

该器件具有良好的ESD保护能力，人体模型（HBM）下，TXD、RXD、EN引脚的ESD等级为±4000V，LIN和$V_{SUP}$引脚的ESD等级为±8000V；带电设备模型（CDM）下，所有端子的ESD等级为±1500V。此外，还具备ISO 10605、SAEJ2962 - 1等标准的ESD和浪涌保护能力，有效防止静电和浪涌对器件造成损坏。

4.3 推荐工作条件

推荐的$V{SUP}$供应电压为4V至48V，$V{LIN}$的LIN总线输入电压为0V至48V，$V_{LOGIC}$的逻辑引脚电压为0V至5.25V，热关断温度为165°C，热关断滞回为15°C。在这些条件下工作，可确保器件的性能和可靠性。

4.4 电气特性

• 电源参数：在正常模式、待机模式和睡眠模式下，器件的供应电流不同。例如，正常模式下，总线显性时供应电流最大为5mA；睡眠模式下，供应电流可低至9μA至30μA，具体取决于$V_{SUP}$的电压值。
• RXD输出引脚：输出低电压最大为0.6V，低电平输出电流为1.5mA，高电平泄漏电流在 - 5μA至5μA之间。
• TXD输入引脚：低电平输入电压范围为 - 0.3V至0.8V，高电平输入电压范围为2V至5.5V，低电平输入泄漏电流在 - 5μA至5μA之间，内部下拉电阻值在125kΩ至800kΩ之间。
• LIN引脚：在不同的工作条件下，LIN引脚的高电平输出电压和低电平输出电压不同，同时还具备限流、接收泄漏电流等特性，这些参数对于设计LIN总线电路至关重要。

4.5 开关特性

在不同的电源电压和数据传输速率下，器件的占空比不同。例如，在20 kbps的数据传输速率下，不同电源电压范围对应的占空比D1、D2等参数有所差异，这些参数影响着LIN总线信号的传输质量。

4.6 时序要求

包括接收器上升和下降传播延迟时间、LIN唤醒时间、清除假唤醒预防逻辑的时间、模式更改延迟时间、正常模式初始化时间和上电时间等。例如，接收器上升和下降传播延迟时间最大为6μs，LIN唤醒时间在25μs至150μs之间，这些时序参数确保了LIN总线通信的准确性和及时性。

五、功能模块与工作模式

5.1 功能模块

• LIN总线：作为单总线收发器，LIN引脚可承受高达60V的瞬态电压，通过阻塞二极管最小化反向电流，确保在接地偏移或电源丢失时的稳定性。
• TXD：用于控制LIN输出的状态，当TXD为低时，LIN输出为显性；当TXD为高时，LIN输出为隐性。
• RXD：用于报告LIN总线电压的状态，采用开漏输出结构，可与3.3V和5V的微控制器兼容。
• $V_{SUP}$：电源引脚，通过外部反向阻断二极管连接到电池，在ECU级电源丢失时，LIN引脚的泄漏电流极低，不会对总线造成负载影响。
• GND：设备接地连接，允许一定的接地偏移，但需确保$V_{SUP}$不低于最小工作电压，输入和输出电压在适当的阈值范围内。在ECU级接地丢失时，LIN引脚的泄漏电流也极低。
• EN：用于控制设备的工作模式，高电平时设备处于正常工作模式，低电平时设备进入睡眠模式。EN引脚具有内部下拉电阻，确保在浮空时设备处于低功耗模式。

5.2 工作模式

• 正常模式：当EN引脚为高电平时，设备处于正常工作模式，接收器和发射器均处于激活状态，支持LIN协议规定的最大20 kbps的数据传输速率。
• 睡眠模式：当EN引脚为低电平时，设备进入睡眠模式，此时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，以防止外部连接丢失时的假唤醒事件。正常接收器禁用，EN输入和LIN唤醒接收器保持激活状态。
• 待机模式：当设备在睡眠模式下检测到LIN总线的唤醒事件时，进入待机模式。此时，LIN总线响应器模式终端电路开启，RXD引脚输出低电平信号。当EN引脚设置为高电平且持续时间超过tMODE_CHANGE时，设备返回正常模式。

六、设计与布局要点

6.1 应用设计

• 响应器节点：对于响应器节点应用，器件内部集成了45 kΩ的上拉电阻和串联二极管，无需外部上拉组件。如果微控制器的RXD引脚没有集成上拉电阻，则需要在RXD和微控制器I/O电源电压之间添加一个1 kΩ至10 kΩ的外部上拉电阻。
• 指挥官节点：对于指挥官节点应用，需要在LIN引脚和$V{SUP}$引脚之间添加一个1 kΩ的外部上拉电阻和串联二极管。同时，$V{SUP}$引脚应使用一个100 nF的去耦电容进行去耦，以减少电源噪声的影响。

6.2 布局指南

• 引脚处理：不同引脚具有不同的处理要求。例如，RXD引脚需要一个1 kΩ至10 kΩ的外部上拉电阻；EN引脚在不使用睡眠模式功能时，应通过一个1 kΩ至10 kΩ的串联电阻拉高到微处理器的稳压电源；TXD引脚可添加串联电阻和接地电容来限制输入电流和过滤噪声；GND引脚应通过短走线和两个过孔连接到接地平面，以减少总返回电感；LIN引脚在响应器模式应用中，可连接一个220 pF的接地电容，在指挥官模式应用中，需要添加额外的串联电阻和阻塞二极管；$V_{SUP}$引脚应尽可能靠近放置一个100 nF的去耦电容。
• 整体布局：所有接地和电源连接应尽可能短，并使用至少两个过孔来最小化总环路电感。同时，在PCB设计中应采用高频布局技术，以应对ESD瞬变的宽频带特性，并将保护和滤波电路放置在连接器处，防止噪声事件进一步传播到PCB和系统中。

七、总结

TLIN2027-Q1作为一款高性能的LIN收发器，凭借其严格的标准合规性、出色的电气性能、丰富的保护功能和灵活的工作模式，为汽车LIN网络应用提供了可靠的解决方案。在设计过程中，工程师需要根据具体的应用需求，合理选择工作模式和外部组件，同时注意PCB布局的要点，以确保系统的稳定性和可靠性。希望本文对工程师在使用TLIN2027-Q1进行设计时有所帮助。大家在实际应用中是否遇到过类似的收发器设计问题呢？又是如何解决的呢？欢迎在评论区分享交流。