TLE7250GVIO高速CAN收发器：汽车与工业应用的理想之选

在汽车和工业应用的CAN网络中，一款性能卓越的CAN收发器至关重要。今天，我们就来深入了解一下英飞凌（Infineon）的TLE7250GVIO高速CAN收发器。

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一、概述

1.1 产品特性

TLE7250GVIO具有众多令人瞩目的特性。它完全符合ISO 11898 - 2标准，拥有宽共模范围以增强电磁抗扰性（EMI），同时具备极低的电磁辐射（EME）。出色的ESD抗扰能力，以及在(V{CC})和(V{IO})上的扩展电源范围，使其适用于5V和3.3V微控制器I/O电压。此外，它还具备CAN短路保护（接地、电池和(V_{CC})）、TxD超时功能、低CAN总线泄漏电流（掉电状态）、过温保护以及针对汽车瞬态的保护等功能，数据传输速率最高可达1 Mbps。而且，它还是一款绿色产品（符合RoHS标准），并通过了AEC认证。

1.2 产品描述

TLE7250GVIO是为汽车和工业应用中的CAN网络设计的收发器，作为物理总线层和CAN协议控制器之间的接口，它将信号驱动到总线上，并保护微控制器免受网络内产生的干扰。基于CANH和CANL信号的高度对称性，TLE7250GVIO在宽频率范围内提供极低的电磁辐射。它采用符合RoHS标准的PG - DSO - 8封装，满足或超过ISO11898 - 2的要求。

它是第一代HS CAN收发器的继任者，引脚分配和功能与前代产品TLE6250GV33完全兼容。并且，TLE7250GVIO在掉电状态下具有出色的被动特性，非常适合混合电源CAN网络。基于英飞凌的智能功率技术SPT，它具备出色的ESD抗扰性和高电磁抗扰性。

二、引脚配置

2.1 引脚分配

TLE7250GVIO的引脚配置清晰明确，每个引脚都有其特定的功能。	引脚	符号	功能
1	TxD	发送数据输入；内部上拉至(V_{IO})，“低”表示“显性”状态
2	GND	接地
3	(V_{CC})	收发器电源电压；需要100 nF去耦电容到GND
4	RxD	接收数据输出；“低”表示“显性”状态
5	(V_{IO})	数字电源电压输入；用于使收发器的逻辑输入和输出电压电平适应微控制器电源。需要100 nF去耦电容到GND
6	CANL	CAN总线低电平I/O；“低”表示“显性”状态
7	CANH	CAN总线高电平I/O；“高”表示“显性”状态
8	NEN	禁止输入；内部上拉至(V_{IO})，“低”表示正常工作模式

2.2 引脚功能说明

• TxD：作为发送数据输入引脚，它将来自CAN控制器的串行数据输入到收发器中。
• RxD：接收数据输出引脚，将总线上的数据输出到CAN控制器。
• (V_{CC})：为收发器提供电源，需要外接去耦电容以保证电源的稳定性。
• (V_{IO})：用于适配微控制器的电源，使收发器的逻辑电平与微控制器兼容。
• CANH和CANL：是与CAN总线的接口，用于数据的发送和接收。
• NEN：用于模式选择，通过设置不同的电平可以使收发器进入不同的工作模式。

三、功能描述

3.1 高速CAN物理层

TLE7250GVIO作为高速CAN收发器，工作在CAN控制器和物理总线介质之间。高速CAN网络是一个两线差分网络，允许数据传输速率高达1 Mbps。CAN总线上有“显性”和“隐性”两种信号状态。CANH和CANL引脚是与CAN总线的接口，RxD和TxD引脚是与微控制器的接口。收发器将TxD引脚的串行数据流转换为CAN总线上的差分输出信号，同时接收总线上的数据并转换为RxD引脚的串行单端信号。

3.2 工作模式

TLE7250GVIO有两种主要的工作模式：正常工作模式和待机模式。

• 正常工作模式：当NEN引脚设置为逻辑“低”时，收发器进入正常工作模式。在该模式下，发送器和接收器都处于激活状态，总线偏置设置为(V{CC}/2)，并且对(V{CC})和(V_{IO})的欠压监测也处于激活状态。
• 待机模式：当NEN引脚设置为逻辑“高”时，收发器进入待机模式。在该模式下，发送器和接收器都被禁用，CANH和CANL引脚通过输入电阻连接到GND，同时对(V{CC})和(V{IO})的欠压监测仍然有效。

3.3 掉电状态

在掉电状态下，TLE7250GVIO未供电，接收器的差分输入电阻被关闭，CANH和CANL总线接口表现为高阻抗输入，泄漏电流非常小，不会影响CAN网络的“隐性”电平，有助于优化整个CAN网络的EME性能。

四、故障安全功能

4.1 短路保护

CANH和CANL总线输出具有短路保护功能，无论是对地还是对正电源电压短路，都有电流限制电路保护收发器免受损坏。如果由于CANH或CANL持续短路导致设备发热，内部过温保护会关闭总线发送器。

4.2 未连接逻辑引脚

所有逻辑输入引脚都有内部上拉电阻到(V{IO})。如果(V{IO})电源激活且逻辑引脚开路或浮空，TLE7250GVIO默认进入待机模式，此时发送器被禁用，总线偏置连接到GND，不会影响CAN总线上的数据。

4.3 TxD超时功能

TxD超时功能用于保护CAN总线，防止TxD引脚的逻辑信号持续为“低”导致总线永久阻塞。在正常工作模式下，当TxD引脚的逻辑“低”信号持续时间超过(t_{TxD})时，TxD超时功能将被启用，发送器被禁用，但接收器仍然活跃，继续通过RxD输出引脚监测总线上的数据。

4.4 欠压检测

TLE7250GVIO在(V{CC})和(V{IO})电源处都有欠压检测功能。当(V{CC})或(V{IO})出现欠压时，欠压检测会将收发器的工作模式切换到待机模式，无论NEN引脚的逻辑信号如何。当收发器从欠压状态恢复时，工作模式将恢复到由NEN引脚编程的模式。

4.5 过温保护

TLE7250GVIO集成了过温检测电路，用于保护发送器免受热过应力的影响。当出现过温情况时，温度传感器将禁用发送器，设备冷却后，发送器将再次激活，并且温度传感器内部实现了迟滞功能。

五、产品特性

5.1 绝对最大额定值

TLE7250GVIO的绝对最大额定值规定了其在不同参数下的极限值，包括电压、电流和温度等。例如，(V{CC})的范围为 - 0.3V到6.0V，(V{IO})的范围同样为 - 0.3V到6.0V，CANH和CANL的直流电压范围为 - 40V到40V等。这些额定值为设计人员提供了使用该器件的安全边界。

5.2 功能范围

其功能范围规定了收发器正常工作的条件，如(V{CC})的范围为4.5V到5.5V，(V{IO})的范围为3.0V到5.5V，结温范围为 - 40°C到150°C。在这些范围内，IC将按照电路描述正常工作。

5.3 热特性

热特性包括热阻和热关断温度等参数。例如，结到环境的热阻(R_{thJA})典型值为130 K/W，热关断温度范围为150°C到200°C，热关断迟滞为10 K。这些参数对于评估器件在不同工作条件下的散热情况非常重要。

六、电气特性

6.1 电流消耗

不同工作状态下的电流消耗是评估器件功耗的重要指标。在“隐性”状态下，(V{CC})的电流消耗典型值为2 mA，最大值为6 mA；在“显性”状态下，(V{CC})的电流消耗典型值为35 mA，最大值为60 mA。待机模式下，(V{CC})和(V{IO})的电流消耗都非常小。

6.2 其他电气参数

还包括各种电压阈值、输入输出电阻、电容、传播延迟等参数。例如，TxD的“高”电平输入电压阈值为(0.5×V{IO})到(0.7×V{IO})，“低”电平输入电压阈值为(0.3×V{IO})到(0.4×V{IO})；CANH和CANL的输入电阻在“隐性”状态下为10 kΩ到30 kΩ等。这些参数对于设计CAN网络和确保数据传输的准确性至关重要。

七、应用信息

7.1 ESD抗扰性

根据IEC61000 - 4 - 2标准进行的ESD抗扰性测试表明，TLE7250GVIO在CANH和CANL引脚对GND的静电放电电压方面表现出色，正脉冲时≥ + 8 kV，负脉冲时≤ - 8 kV。

7.2 应用示例

文档中给出了TLE7250GVIO的简化应用示例，为工程师在实际应用中提供了参考。

7.3 其他应用信息

如果需要关于FMEA引脚的信息或更多应用相关内容，可以联系英飞凌或访问其官方网站。

八、总结

TLE7250GVIO高速CAN收发器凭借其丰富的特性、完善的故障安全功能和良好的电气性能，成为汽车和工业CAN网络应用的理想选择。在设计CAN网络时，工程师可以根据其详细的电气参数和应用信息，合理选择和使用该器件，以确保系统的稳定性和可靠性。你在使用TLE7250GVIO或其他CAN收发器时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。