SN65HVD26x Turbo CAN收發(fā)器：CAN FD與冗余設(shè)計(jì)的理想之選

在CAN（Controller Area Network）網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中，選擇合適的收發(fā)器至關(guān)重要。SN65HVD26x系列Turbo CAN收發(fā)器，包括SN65HVD265、SN65HVD266和SN65HVD267，專為滿足CAN FD（Flexible Data Rate）和冗余需求而設(shè)計(jì)，具備眾多出色特性。下面我們就來(lái)詳細(xì)了解一下這款收發(fā)器。

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特性亮點(diǎn)

高速性能與兼容性

SN65HVD26x系列滿足ISO11898 - 2 Turbo CAN標(biāo)準(zhǔn)，支持高達(dá)2Mbps的CAN FD數(shù)據(jù)速率，同時(shí)在高速CAN網(wǎng)絡(luò)中也能實(shí)現(xiàn)1Mbps的數(shù)據(jù)傳輸。其短且對(duì)稱的傳播延遲時(shí)間和快速的環(huán)路時(shí)間，為增強(qiáng)時(shí)序裕量和提高CAN網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)速率提供了有力支持。此外，該系列的I/O電壓范圍支持3.3V和5V的MCU，在未供電時(shí)具有理想的無(wú)源特性，總線和邏輯端子呈現(xiàn)高阻抗，且在電源啟動(dòng)/關(guān)閉時(shí)總線無(wú)干擾。

強(qiáng)大的保護(hù)功能

該系列產(chǎn)品具備豐富的保護(hù)特性，如HBM ESD保護(hù)超過(guò)±12kV，總線故障保護(hù)范圍為 - 27V至40V，電源端子具有欠壓保護(hù)，驅(qū)動(dòng)器具有顯性超時(shí)（TXD DTO）功能。其中，SN65HVD267還具備接收器顯性超時(shí)（RXD DTO）和FAULT輸出端子，以及熱關(guān)斷保護(hù)，工作溫度范圍為 - 40°C至125°C。

應(yīng)用領(lǐng)域廣泛

SN65HVD26x系列適用于多種CAN網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，包括2Mbps的CAN FD網(wǎng)絡(luò)、高負(fù)載CAN網(wǎng)絡(luò)中的1Mbps操作，甚至可低至10kbps的網(wǎng)絡(luò)。在工業(yè)自動(dòng)化、控制、傳感器和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，建筑、安全和氣候控制自動(dòng)化，電信基站狀態(tài)和控制等領(lǐng)域都有出色表現(xiàn)。此外，SN65HVD267還可用于具有冗余和多拓?fù)銫AN網(wǎng)絡(luò)的功能安全應(yīng)用，支持CANopen、DeviceNet、NMEA2000等多種CAN總線標(biāo)準(zhǔn)。

產(chǎn)品詳細(xì)解析

器件對(duì)比

引腳配置與功能

該系列產(chǎn)品采用8引腳SOIC封裝，各引腳功能明確。例如，TXD為CAN發(fā)送數(shù)據(jù)輸入，RXD為CAN接收數(shù)據(jù)輸出，S為模式選擇端子等。不同型號(hào)在引腳5上有不同功能，SN65HVD265為無(wú)連接，SN65HVD266為RXD輸出電源電壓，SN65HVD267為開(kāi)漏FAULT輸出端子。

規(guī)格參數(shù)

絕對(duì)最大額定值

涵蓋了電源電壓、總線I/O電壓、邏輯輸入/輸出電壓、輸出電流、工作結(jié)溫等參數(shù)的最大額定值，超出這些值可能會(huì)導(dǎo)致器件永久性損壞。

推薦工作條件

明確了電源電壓、總線端子電壓、邏輯輸入電平、輸出電流和工作溫度等推薦范圍，以確保器件的正常工作。

電氣特性

詳細(xì)列出了各種工作模式下的電源電流、輸入/輸出電壓、泄漏電流等電氣參數(shù)，為電路設(shè)計(jì)提供了重要依據(jù)。

開(kāi)關(guān)特性

包括總環(huán)路延遲、模式切換時(shí)間、驅(qū)動(dòng)器和接收器的傳播延遲時(shí)間、脈沖偏斜、信號(hào)上升/下降時(shí)間等參數(shù)，這些參數(shù)對(duì)于高速CAN網(wǎng)絡(luò)的性能至關(guān)重要。

功能特性描述

TXD顯性超時(shí)（DTO）

在正常模式下，TXD DTO電路可防止因硬件或軟件故障導(dǎo)致TXD長(zhǎng)時(shí)間保持顯性而阻塞網(wǎng)絡(luò)通信。當(dāng)TXD的下降沿觸發(fā)DTO電路定時(shí)器后，如果在超時(shí)時(shí)間內(nèi)未檢測(cè)到上升沿，CAN總線驅(qū)動(dòng)器將被禁用，總線恢復(fù)通信。當(dāng)TXD檢測(cè)到隱性信號(hào)時(shí)，CAN驅(qū)動(dòng)器將重新激活。

RXD顯性超時(shí)（SN65HVD267）

SN65HVD267的RXD DTO電路可防止總線長(zhǎng)時(shí)間保持顯性導(dǎo)致RXD輸出一直為顯性。當(dāng)總線保持顯性超過(guò)超時(shí)時(shí)間tRXD_DTO后，RXD端子將恢復(fù)為隱性。當(dāng)總線檢測(cè)到隱性信號(hào)時(shí)，RXD輸出將重新反映總線狀態(tài)。

熱關(guān)斷

當(dāng)器件的結(jié)溫超過(guò)熱關(guān)斷閾值時(shí)，CAN驅(qū)動(dòng)器電路將關(guān)閉，阻止TXD向總線的傳輸。當(dāng)結(jié)溫下降到熱關(guān)斷溫度以下時(shí)，關(guān)斷狀態(tài)將解除。

欠壓鎖定

電源端子的欠壓檢測(cè)功能可使器件進(jìn)入保護(hù)模式，在VCC或VRXD電源端子出現(xiàn)欠壓事件時(shí)保護(hù)總線。

故障端子（SN65HVD267）

當(dāng)出現(xiàn)TXD - 顯性超時(shí)、RXD顯性超時(shí)、熱關(guān)斷或欠壓鎖定等故障時(shí)，F(xiàn)AULT端子（開(kāi)漏）將關(guān)閉，通過(guò)外部上拉電阻拉高電平，向主機(jī)微處理器指示故障。

無(wú)供電狀態(tài)

器件在未供電時(shí)對(duì)CAN總線呈“理想無(wú)源”或“無(wú)負(fù)載”狀態(tài)，總線和邏輯端子的泄漏電流極低，不會(huì)對(duì)總線和其他電路造成負(fù)載影響。

浮動(dòng)端子

關(guān)鍵端子具有內(nèi)部上拉和下拉電阻，可在端子浮空時(shí)使器件進(jìn)入已知狀態(tài)。例如，TXD端子上拉至VCC，S端子下拉至GND。

CAN總線短路電流限制

器件具備多種保護(hù)功能，可限制CAN總線短路時(shí)的電流，包括驅(qū)動(dòng)器電流限制和TXD顯性狀態(tài)超時(shí)功能。在CAN通信中，可根據(jù)總線狀態(tài)的瞬時(shí)電流或DC平均電流來(lái)考慮短路電流。

器件功能模式

器件具有正常模式和靜音模式兩種主要工作模式，通過(guò)S輸入端子進(jìn)行選擇。在正常模式下，驅(qū)動(dòng)器和接收器均啟用，RXD反映總線狀態(tài)；在靜音模式下，驅(qū)動(dòng)器禁用，接收器仍啟用，RXD同樣反映總線狀態(tài)。

應(yīng)用與設(shè)計(jì)建議

應(yīng)用信息

SN65HVD26x系列CAN收發(fā)器通常與包含CAN協(xié)議鏈路層的主機(jī)微處理器或FPGA配合使用，適用于5V和3.3V微處理器應(yīng)用。

典型應(yīng)用設(shè)計(jì)要求

在設(shè)計(jì)CAN網(wǎng)絡(luò)時(shí)，需要考慮總線負(fù)載、長(zhǎng)度和節(jié)點(diǎn)數(shù)量等因素。ISO11898標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了總線的最大長(zhǎng)度和分支長(zhǎng)度，但通過(guò)精心設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)的電纜、分支長(zhǎng)度和更多的節(jié)點(diǎn)。SN65HVD26x系列具有高輸入阻抗，理論上可支持超過(guò)167個(gè)收發(fā)器在單個(gè)總線段上，但實(shí)際應(yīng)用中需要考慮信號(hào)損失、寄生負(fù)載、網(wǎng)絡(luò)不平衡等因素，因此實(shí)際節(jié)點(diǎn)數(shù)量通常會(huì)較低。

詳細(xì)設(shè)計(jì)步驟

CAN終端

CAN總線應(yīng)使用與線路特性阻抗相等的電阻進(jìn)行終端匹配，以防止信號(hào)反射。可采用單個(gè)120Ω電阻或分裂終端的方式進(jìn)行終端匹配，分裂終端可改善網(wǎng)絡(luò)的電磁發(fā)射特性。

功能安全設(shè)計(jì)

SN65HVD267可用于實(shí)現(xiàn)CAN網(wǎng)絡(luò)的冗余物理層拓?fù)洌ㄟ^(guò)使用兩個(gè)SN65HVD267設(shè)備和一個(gè)與門，可實(shí)現(xiàn)物理層的冗余。RXD DTO功能可防止單個(gè)分支的總線卡住顯性故障影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，F(xiàn)AULT輸出可用于指示故障。

電源供應(yīng)建議

器件的主電源VCC輸入電壓范圍為4.5V至5.5V，部分器件的RXD輸出電平轉(zhuǎn)換電源VRXD范圍為2.8V至5.5V。兩個(gè)電源輸入都應(yīng)進(jìn)行良好的穩(wěn)壓，在電源端子附近應(yīng)放置大容量電容和旁路電容。

布局建議

在PCB設(shè)計(jì)中，應(yīng)先設(shè)計(jì)保護(hù)和濾波電路，采用高頻布局技術(shù)，使用外部瞬態(tài)保護(hù)器件，將保護(hù)和濾波電路靠近總線連接器放置。同時(shí)，應(yīng)使用電源和接地平面提供低電感，合理放置旁路和大容量電容，注意總線終端和數(shù)字線路的設(shè)計(jì)。

總結(jié)

SN65HVD26x系列Turbo CAN收發(fā)器憑借其高速性能、強(qiáng)大的保護(hù)功能和靈活的應(yīng)用特性，為CAN FD和冗余CAN網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)提供了優(yōu)秀的解決方案。電子工程師在設(shè)計(jì)CAN網(wǎng)絡(luò)時(shí)，可根據(jù)具體需求選擇合適的型號(hào)，并遵循相關(guān)的設(shè)計(jì)建議，以確保網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性。你在使用CAN收發(fā)器的過(guò)程中遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。