【導讀】隨著(zhù)汽車(chē)的不斷發(fā)展，配備的先進(jìn)功能越來(lái)越多，旨在增強安全性、舒適性和便利性。更多的功能意味著(zhù)需要更復雜的電子器件，這凸顯了電源效率的重要性。高能效有助于延長(cháng)行駛里程并降低運營(yíng)成本，使半導體制造商可以將微控制器 (MCU) 等電氣元件的典型電源電壓從 5V 降低到 3.3V。在許多汽車(chē)系統中，現在只需要為 5V 控制器局域網(wǎng) (CAN) 收發(fā)器提供 5V 電源軌，而其他元件可以使用由 12V、24V 或 48V 電池提供的 3.3V 或更低電源軌。使用 3.3V 電源運行的 CAN 收發(fā)器將不再需要 5V 電源軌，便于與 MCU 無(wú)縫連接。
隨著(zhù)汽車(chē)的不斷發(fā)展，配備的先進(jìn)功能越來(lái)越多，旨在增強安全性、舒適性和便利性。更多的功能意味著(zhù)需要更復雜的電子器件，這凸顯了電源效率的重要性。高能效有助于延長(cháng)行駛里程并降低運營(yíng)成本，使半導體制造商可以將微控制器 (MCU) 等電氣元件的典型電源電壓從 5V 降低到 3.3V。在許多汽車(chē)系統中，現在只需要為 5V 控制器局域網(wǎng) (CAN) 收發(fā)器提供 5V 電源軌，而其他元件可以使用由 12V、24V 或 48V 電池提供的 3.3V 或更低電源軌。使用 3.3V 電源運行的 CAN 收發(fā)器將不再需要 5V 電源軌，便于與 MCU 無(wú)縫連接。
對于目前正在生產(chǎn)的汽車(chē) CAN 網(wǎng)絡(luò )，唯一符合電磁兼容性 (EMC) 標準的收發(fā)器也需要 5V 電源。圖 1 展示了一個(gè) 5V CAN 節點(diǎn)的簡(jiǎn)化方框圖，其中將 CAN 控制器集成到 MCU 中。有了 3.3V CAN 收發(fā)器，MCU 和收發(fā)器便可以使用 3.3V 電源，因此將縮減整體物料清單成本和布板空間。
圖 1. 使用 3.3V CAN 的設計簡(jiǎn)化圖
3.3V CAN 收發(fā)器在工業(yè)市場(chǎng)中存在了數十年。但是，設計人員在將此類(lèi)器件過(guò)渡到汽車(chē)市場(chǎng)時(shí)面臨著(zhù)兩項挑戰：如何與現有的 5V CAN 收發(fā)器進(jìn)行互操作以及如何滿(mǎn)足嚴格的汽車(chē) EMC 要求。本文將介紹 TI 的 3.3V CAN 收發(fā)器如何幫助克服這些挑戰。
5V CAN 收發(fā)器互操作性
5V CAN 收發(fā)器是 CAN 網(wǎng)絡(luò )的常用解決方案，因此 3.3V CAN 收發(fā)器必須能在現有網(wǎng)絡(luò )和架構內完全互操作，這一點(diǎn)至關(guān)重要。對于一級汽車(chē)供應商來(lái)說(shuō)，互操作性尤為重要，因為他們通常不負責整個(gè) CAN 網(wǎng)絡(luò )的設計。這些供應商將不知道他們設計的 CAN 總線(xiàn)部分會(huì )連接到 3.3V 還是 5V 收發(fā)器。3.3V 和 5V CAN 之間的互操作性可降低這一風(fēng)險。如果 5V 和 3.3V CAN 收發(fā)器完全可互操作，則無(wú)需再將通信總線(xiàn)上的所有節點(diǎn)更改為 3.3V。子系統設計人員可以靈活決定 CAN 總線(xiàn)上的單個(gè)節點(diǎn)是否需要使用 3.3V 收發(fā)器。
圖 2. 3.3V 和 5V CAN 收發(fā)器的互操作性
TI 的 3.3V CAN 系列已成功通過(guò)國際標準化組織 (ISO) 16845-2 的測試。該測試覆蓋了一個(gè)全部是 3.3V 收發(fā)器的同構網(wǎng)絡(luò )以及一個(gè)異構網(wǎng)絡(luò )，該異構網(wǎng)絡(luò )的 16 個(gè) CAN 節點(diǎn)中有 4 個(gè)是 3.3V 收發(fā)器，其余 12 個(gè) CAN 節點(diǎn)混用了其他三款業(yè)界認可的 5V CAN 收發(fā)器。TI 的汽車(chē)級 3.3V TCAN3403-Q1 和 TCAN3404-Q1 收發(fā)器已成功通過(guò)該互操作性測試。
EMC 要求
CAN 收發(fā)器的 EMC 性能是通過(guò)兩個(gè)參數來(lái)衡量的：器件本身產(chǎn)生的發(fā)射和系統干擾的抗擾性。TCAN3404-Q1 和 TCAN3403-Q1 符合國際電工委員會(huì ) (IEC) 62228-3 標準中的 EMC 性能要求。
發(fā)射是指電磁能量釋放。理想情況下，低發(fā)射可確保正常運行時(shí)不會(huì )影響其他附近元件的性能?？箶_性是指器件在存在干擾（例如來(lái)自其他附近元件的發(fā)射）的情況下的正常運行能力。第三方測試機構執行的測試是汽車(chē)應用領(lǐng)域最為嚴格的測試之一，旨在鑒定 CAN 收發(fā)器的發(fā)射和抗擾性能的表征。
5V CAN 收發(fā)器之所以廣受歡迎，是因為商用器件影響了 EMC 標準的制定，而 3.3V CAN 收發(fā)器一直在努力克服滿(mǎn)足現有標準的挑戰。TCAN3404-Q1 和 TCAN3403-Q1 能夠在同構或異構網(wǎng)絡(luò )中滿(mǎn)足 EMC 要求，因此可以克服這一障礙。
結語(yǔ)
TCAN3403-Q1 和 TCAN3404-Q1 符合嚴格的汽車(chē) EMC 要求，并能夠與 5V CAN 收發(fā)器完全互操作。隨著(zhù) 3.3V 電壓成為汽車(chē)元件的標準電源電壓，3.3V CAN 收發(fā)器可實(shí)現設計靈活性，減少系統中的電源數量，從而降低功耗和成本。
（來(lái)源：德州儀器）
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