TLE9351BVSJ：高性能高速CAN FD收发器的深度解析

在电子工程师的日常设计工作中，高速可靠的数据传输一直是追求的目标。CAN（Controller Area Network）总线作为一种广泛应用于汽车和工业领域的串行通信协议，其收发器的性能对整个系统的稳定性和效率起着关键作用。今天，我们就来详细探讨一下英飞凌（Infineon）的TLE9351BVSJ高速CAN FD收发器。

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一、产品概述

TLE9351BVSJ是一款专为汽车和工业应用设计的高速CAN收发器，它完全符合ISO 11898 - 2:2016和SAE J2284 - 4/-5标准，能够满足HS CAN系统的严格要求。该产品采用RoHS合规、无卤素的PG - DSO - 8封装，不仅环保，而且在空间利用上也更加高效。

二、特性亮点

2.1 兼容性与认证

• 完全符合ISO 11898 - 2:2016和SAE J2284 - 4/-5标准，确保了在不同系统中的广泛兼容性。
• 通过VeLIO（Vehicle LAN Interoperability and Optimization）测试认证，进一步证明了其在汽车网络中的可靠性。

2.2 低电磁发射（EME）

TLE9351BVSJ的CANH和CANL输出信号具有高度对称性，这使得它在宽频率范围内的电磁发射水平极低。即使在没有额外的共模扼流圈等外部电路的情况下，也能满足严格的EMC测试限制。这一特性不仅简化了设计，还降低了成本。

2.3 高速CAN FD支持

该收发器通过优化的发射器对称性和接收器延迟对称性，能够支持CAN FD数据帧，数据传输速率最高可达5 Mbit/s。不过，实际的传输速率会受到网络规模和固有寄生效应的影响。这为需要高速数据传输的应用提供了强大的支持。

2.4 低功耗模式

• 待机模式：在待机模式下，TLE9351BVSJ的静态电流极低。例如，在$V_{IO}$上的典型静态电流小于10 µA，同时还能通过HS CAN总线上的总线信号唤醒。这种低功耗特性在对功耗要求较高的应用中非常重要。
• 电源关闭状态：当$V{IO}{IO_UV}$时，设备进入电源关闭状态，所有功能都被禁用，接收器的输入电阻断开，CANH和CANL总线接口呈高阻抗状态，泄漏电流极低，对总线的隐性电平没有影响，有助于优化整个网络的EME性能。

2.5 故障安全功能

• 短路保护：CANH和CANL总线输出具有短路保护功能，能够防止接地短路和电源短路。当出现持续短路导致设备过热时，内部的过温保护会自动关闭总线发射器。
• TxD超时功能：该功能可以防止CAN总线因TxD引脚持续为低电平而被永久阻塞。当检测到TxD引脚持续为低电平超过一定时间时，发射器会被禁用，直到TxD引脚信号从低变为高。
• 过温保护：在正常工作模式下，过温保护功能会实时监测设备温度。当温度超过设定阈值时，发射器会被禁用，待设备冷却后再重新启用，确保设备在高温环境下的可靠性。

三、引脚配置与定义

3.1 引脚分配

TLE9351BVSJ采用PG - DSO - 8封装，引脚分配清晰合理，方便与其他电路进行连接。

3.2 引脚定义

引脚编号	符号	功能
1	TxD	发送数据输入；内部上拉至$V_{IO}$，低电平表示显性状态
2	GND	接地
3	$V_{CC}$	发射器电源电压；建议连接一个1 µF的去耦电容到GND，在待机模式下可以关闭$V_{CC}$
4	RxD	接收数据输出；显性状态下为低电平
5	$V_{IO}$	数字电源电压输入；用于适配微控制器接口的逻辑输入和输出电压电平，同时为低功耗接收器供电，建议连接一个100 nF的去耦电容到GND
6	CANL	CAN总线低电平/0；CANL输入/输出的总线电平
7	CANH	CAN总线高电平/1；CANH输入/输出的总线电平
8	STB	待机输入；内部上拉至$V_{IO}$，低电平表示正常工作模式

四、工作模式

4.1 正常工作模式

在正常工作模式下，设备的所有功能都可用，能够实现数据的收发。发射器将TxD输入引脚的串行数据流驱动到CANH和CANL总线引脚，接收器将总线上的信号转换为RxD输出引脚上的串行数据流。同时，总线偏置连接到$V_{CC}/2$，TxD超时功能和过温保护功能也处于启用状态。

4.2 待机模式

待机模式是一种低功耗模式，此时发射器被禁用，TxD输入数据被阻塞。低功耗接收器会监测CAN总线，以检测唤醒模式。在待机模式下，TxD超时功能和过温保护功能被禁用，但$V_{IO}$的欠压检测仍然启用。

4.3 电源关闭状态

当$V{IO}{IO_UV}$时，设备进入电源关闭状态，所有功能都被禁用，接收器的输入电阻断开，CANH和CANL总线接口呈高阻抗状态。

4.4 唤醒模式检测

在待机模式下，TLE9351BVSJ能够检测符合ISO 11898 - 2:2016标准的唤醒模式。当检测到唤醒模式时，会在RxD输出引脚指示唤醒事件，但设备不会立即改变工作模式。唤醒模式包含特定的信号序列，后续的隐性和显性脉冲必须在$t_{Wake}$内出现才能满足唤醒条件。

五、电气特性

5.1 电源接口

在不同工作模式和状态下，TLE9351BVSJ的电源电流消耗有所不同。例如，在正常工作模式的隐性状态下，$V{CC}$的电流消耗典型值为1.4 mA，最大值为4 mA；而在待机模式下，$V{CC}$的电流消耗典型值仅为0.005 mA，最大值为5 µA。

5.2 CAN控制器接口

接收器输出RxD和发送输入TxD的电气特性也有明确的规定。例如，RxD的高电平输出电流典型值为 - 2.5 mA，低电平输出电流典型值为2.5 mA；TxD的高电平输入电压最小值为0.7 x $V{IO}$，低电平输入电压最大值为0.3 x $V{IO}$。

5.3 接收器和发射器

接收器的差分范围、共模范围、输入电阻等参数，以及发射器的输出电压、差分电压、短路电流等参数都在数据手册中有详细说明，这些参数对于设计人员评估和选择合适的应用场景非常重要。

六、应用信息

6.1 ESD鲁棒性

根据IEC 61000 - 4 - 2标准进行的ESD鲁棒性测试表明，TLE9351BVSJ在CANH和CANL引脚与GND之间的静电放电电压能够承受至少±8 kV的脉冲，这为设备在复杂电磁环境下的可靠性提供了保障。

6.2 应用示例

文档中给出了一个应用电路示例，展示了如何将TLE9351BVSJ与微控制器连接。通过将$V_{IO}$引脚连接到微控制器的电源电压，可以实现设备数字输入和输出电平与微控制器I/O电平的适配。

6.3 进一步信息

如果需要更多关于TLE9351BVSJ的信息，可以访问英飞凌的官方网站（https://www.infineon.com/automotive - transceiver），获取详细的技术文档和支持。

七、总结

TLE9351BVSJ高速CAN FD收发器以其卓越的性能、丰富的特性和可靠的故障安全功能，成为汽车和工业应用中高速CAN系统的理想选择。其低电磁发射、高速数据传输支持和低功耗模式等特点，不仅满足了现代电子系统对高性能和低功耗的要求，还简化了设计过程，降低了成本。作为电子工程师，在设计相关系统时，TLE9351BVSJ值得我们深入研究和应用。

大家在使用TLE9351BVSJ的过程中遇到过哪些问题或者有什么独特的应用经验呢？欢迎在评论区分享交流。