CAN收发器节点计算与外围电路参考设计

时间： 2024-09-07 来源：纳芯微电子公众号

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随着汽车内各个系统的控制都在向智能化和自动化转变，汽车电气系统变得越来越复杂，不同的汽车OEM和Tier-1厂商纷纷研究定义不同汽车总线标准，以减少线束网络复杂度和降低电子系统的故障，同时降低整车成本。其中CAN总线在汽车总线中应用最为广泛，采用合适的网络拓扑以及提升EMC性能对CAN收发器在环境复杂的汽车应用中有着重要意义。纳芯微推出了多款可以实现不同系统应用的CAN收发器。本篇应用笔记主要对网络中的节点数量计算以及收发器的外围电路设计选择进行介绍。

1. CAN总线节点数计算

一个CAN网络中，总线所能支持挂载的最大节点数是衡量CAN收发器性能的一个重要参数。影响CAN总线节点数量的因素可以从CAN收发器的物理层和协议层两个方面去考虑。

首先物理层方面，总线节点的输出差分电压大小决定了CAN总线电平能否被正常识别，通讯能否正常进行，主要由总线负载电阻RL来决定，而RL取决千总线终端匹配电阻以及各节点总线差分输入电阻Rdif，我们可以通过如下方式从物理层角度去估算—个CAN网络的最大节点数。

图1.1 n个节点的CAN网络总线拓扑

上图为挂载n个CAN节点的总线网络拓扑示意图，其中RT为终端匹配电阻，Rdif为CAN收发器的总线差分输入电阻。可以通过电路等效的方法得到如下所示简易拓扑图：

图1.2 n个节点的CAN网络等效电路图

如上图所示，Node 1作为信号发送，Node n作为信号接收。从Node 1端看进去的线路等效电阻为：

将(1)式化简可得：

RT为终端匹配电阻，此处取120Ω；Rdif为差分输入电阻，这里取20kΩ；RL可支持的负载电阻范围为 45Ω~700Ω，当RL=45Ω时，n取最大值为112。所以在此参数条件下的CAN总线网络中，最多可支持挂载112个CAN节点。

从协议层方面来考虑，当总线节点数越多，总线越长，线路寄生越大，对于本地节点信号自发自收的工况下，总线寄生越大，有可能导致回环回来的信号衰减较多，CAN控制器的采样发生错误，导致通讯异常；而对于相距较远两个节点之间进行通信的工况下，中间节点越多，线路越长，导致信号传播延时较长，接收端在接收到发送端发出的CAN信号后会进行帧内应答（ACK），传播延时较长可能导致应答不及时，通讯失败。所以在计算CAN总线最大挂载节点数时，应考虑线路寄生以及传播延时的影响，具体要求为由线路寄生较大引起的信号衰减不应使得CAN控制器的采样出现偏差，导致通讯异常；同时信号在传输路径上的传播延时应小于1/2的位时间，保证接收节点能够及时应答，不会导致通讯失败。

2. CAN总线外围电路设计参考

在汽车应用中，EMC问题是一个被广泛关注的问题，而与传统汽车相比，新能源汽车的EMC问题更加突出，因此对于汽车中大量使用的总线接口芯片的EMC性能要求也比较高。为了获得较好的EMC性能，除了芯片设计的考虑之外，系统中芯片外围电路的补充完善也是至关重要的。这一部分将着重介绍一下CAN芯片外围电路的一些参考设计（如图2.1所示）。

图2.1 CAN总线外围电路参考设计示意图（未完持续）

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优恩半导体（UNSEMI）ESD静电保护/雷击浪涌保护器件/串口芯片产品选型指南（中文）

目录- 企业简介和产品概览静电保护器（ESD）瞬态抑制二极管（TVS）半导体放电管（TSS）双向触发二极管（SIDAC）压敏电阻（MOV）陶瓷气体放电管（GDT）玻璃气体放电管（SPG）微型防雷模组（MLPM）自恢复保险丝（PPTC） RS485/422收发器 CAN收发器网口RJ45连接器分立功率器件 EMI保护元器件

型号- SMDJ-AT SERIES,07DXXKJ,UN2E8-XXXML SERIES,SMBJ,UN2E5-XXXLL SERIES,UN232,UN2E8-XXXL HV,4.0SMF SERIES,UN1812-XXXCSMD SERIES,10DXXKJ,5.0SMDJ-AT SERIES,P6KE SERIES,30KP SERIES,SACB SERIES,UNS1K SERIES,PXXXSC SERIES,P4KE,SMD0603 SERIES,10DXXKEC SERIES,UN490E,UN3E8-XXXHP,UNSDC12V-3L,07DXXK,07DXXL,UN3E5-XXXMSMD,PXXXSB,15KPS,PXXXSA,PXXXSB-2L,P4SMA SERIES,SA SERIES,SMAJ,UN2220 SERIES,05DXXKJ,SAC SERIES,SMF SERIES,PXXXSC,KXXXSA SERIES,20KP,5.0SMDJ SERIES,0402 SERIES,20KP SERIES,TPSMAJ SERIES,PXXXLB SERIES,SMCJ SERIES,UN3490,P4SMA,UNSDC24V-3L,SMDJ,UNS1K,UN3E6-XXXMM,UN65HVD75,UN2E8-XXXL HV SERIES,SMDT,UN1812 SERIES,UN3220 SERIES,SA,UN2E8-XXXML,UNS4032 SERIES,UN2E8-XXXHL SERIES,UN2E5-XXXL HV,UNSDC58V-2L,SMD1210 SERIES,UN2E5-XXXLSMD,PXXXEC SERIES,UN3485,UN16,5KP,1.5KE SERIES,TP5.0SMDJ,14DXXL SERIES,07DXXKBC SERIES,MCM系列,UNS2K,UN2E8-XXXMSMD,UN2E5-XXXLL HV SERIES,10DXXKEC,UNSDC24V-2L,32DXXL SERIES,UN3E8-XXXHM SERIES,SMCJ,TPSMB SERIES,UN1210-XXXBSMD SERIES,UN3E6-XXXM,TPSMDJ SERIES,UN65HVD233,UN65HVD234,100M,UN65HVD232,UN65HVD230,SMBJ-AT,UN2E5-XXXL,UN2E8-XXXM,UN1210-XXXBSMD,34SXX,KC SERIES,UN2E6-XXXLSMD SERIES,UN2E8-XXXH,UNB-XXXN-SMD,UN3E8-XXXHMF,32DXXKJ SERIES,UN1050,UN3232E,UN1050ISODUB,32DXXKJ,40DXXK,UNS3220,UNB-XXXN/M,40DXXL,UN3085NE,SMCJS,UN2E8-XXXHSMD,HCM系列,TPSMB10J,32DXXK,32DXXL,PXXXEC,UN30,PXXXEB,KXXXSB,PXXXEA,30KP,KXXXSA,P6SMB SERIES,1012,KXXXSD1,PXXXSC-2L SERIES,15KP,PXXXSC-2L,0603,SMD2920 SERIES,10SMBT,14DXXKJ,UN82C250,UNSRS485-2HL,UN82C251,10SMBJ,25DXXL SERIES,05DXXL SERIES,TPSMC SERIES,UN2H8-XXXL HV SERIES,UNSDC58V-3L,SM8Z SERIES,TPSMCJ SERIES,SM5Z,UN6,UN3E5-XXXL,UN3088E,KXXXG SERIES,PXXXTB,PXXXTA,KXXXG,UN2E5-XXXLSMD SERIES,KA SERIES,UNB-XXXN-SMD SERIES,2012,UN3088ES,07DXXL SERIES,5KP SERIES,UN3485ISO,8KP SERIES,PXXXEA SERIES,UNA-XXXN/M SERIES,SMCJS SERIES,3KP,SM8Z,UN3E5-XXXLM,SMCJ-AT SERIES,LCE SERIES,UNC-XXXN/M SERIES,UN3E8-XXXHM,PXXXSA SERIES,UNSRS485-2H,SMCJ-AT,UN0805 SERIES,PXXXDM,POE58C,15SMBJ,PXXXTB SERIES,PXXXSB-2L SERIES,UNA-XXXN-SMD,40DXXKJ SERIES,UNS3220 SERIES,UN1206 SERIES,P4KE SERIES,SM5Z SERIES,UN2E8-XXXMSMD SERIES,UN3E6-XXXMM SERIES,05DXXK,05DXXL,UN600 SERIES,1012 SERIES,UNB-XXXN/M SERIES,8.0SMDJ,UNSRS485-2L,P6SMB,SACA SERIES,40DXXKJ,1000M,40DXXL SERIES,PXXXDM SERIES,SACA,UN0603 SERIES,SACB,UN2E5-XXXL SERIES,UN2H8-XXXLL HV SERIES,SMD2920,0402,8.0SMDJ SERIES,25DXXL,25DXXK,UN30 SERIES,10DXXL SERIES,25DXXKJ,20DXXL SERIES,5KPS,UNA-XXXN-SMD SERIES,UN485E,UN2E8-XXXHL,PXXXSB SERIES,UN485ES,PXXXTA SERIES,UN3E8-XXXHMF SERIES,UN2H8-XXXLL HV,SMDJ-AT,4.0SMF,SMF,TPSMB10J SERIES,0603 SERIES,5KPS SERIES,UN2E8-XXXH SERIES,KD SERIES,UN60,SMAJ-AT SERIES,TPSMDJ,UN1206-XXXASMD SERIES,UN2E8-XXXHSMD SERIES,UN3232E-T,UN1210 SERIES,14DXXKSC,07DXXKBC,10DXXK,UNSDC48V-2L,10DXXL,53DXXK,UN3E8-XXXHSMD SERIES,2012 SERIES,UN0805,UN3E5-XXXMSMD SERIES,KA,KB,UN1812-XXXCSMD,KC,TPSMCJ,UN2E8-XXXLL HV,6.0SMAJ SERIES,KD,14DXXKSC SERIES,UNS2K SERIES,10SMBJ SERIES,TP5.0SMDJ SERIES,SMD1812 SERIES,UN60 SERIES,5.0SMDJ,UN3490E,UNSDC48V-3L,20DXXKYC SERIES,SMD0603,SMD1812,KXXXSB SERIES,UN1206,UN16 SERIES,SMBJ SERIES,UNSRS422-2H,SMDT SERIES,UN1210,UNSRS422-2L,UN135 SERIES,TPSMBJ,PXXXLC SERIES,UNS4032,UNA-XXXN/M,0201 SERIES,UN1206-XXXASMD,UN2H8-XXXL HV,5.0SMDJ-AT,UN3E5-XXXL SERIES,UNC-XXXN/M,20DXXKYC,UN3485S,UN3E6-XXXM SERIES,34SXX SERIES,UN2E5-XXXLL,0201,UN3E8-XXXHP SERIES,UN3E8-XXXH SERIES,UN1042,UN3220,TPSMAJ,UN1040,UN2E8-XXXLL HV SERIES,15KP SERIES,8KP,UN2E5-XXXL HV SERIES,UN2E6-XXXLSMD,6.0SMAJ,UN3E8-XXXHSMD,34SXXJ SERIES,SMD1206 SERIES,SMBJ-AT SERIES,TPSMA SERIES,LCE,UN600,14DXXK,UN6 SERIES,14DXXL,UNC-XXXN-SMD SERIES,UNSRS422-2HL,15SMBJ SERIES,SAC,SMD0805 SERIES,SMAJ SERIES,UN3E5-XXXLM SERIES,UN3E5-XXXLSMD SERIES,UN250 SERIES,UN3E8-XXXH,UN485CUA,UN488E,UN250,KB SERIES,PXXXLC,UN2E5-XXXLL HV,UN135,PXXXLB,PXXXLA,SMD1206,UN0603,UN1812,20DXXL,20DXXK,PXXXEB SERIES,10SMBT SERIES,1.5KE,UNC-XXXN-SMD,3KP SERIES,P6KE,KXXXSD1 SERIES,TPSMC,SMD0805,TPSMB,TPSMA6J SERIES,TPSMA,TPSMBJ SERIES,34SXXJ,20DXXKJ,SMD1210,SMDJ SERIES,UN2220,UN2E8-XXXM SERIES,TPSMA6J,UNSDC12V-2L,1.5SMC SERIES,15KPS SERIES,SMAJ-AT,PXXXLA SERIES,UN3E5-XXXLSMD

选型指南 - 优恩半导体 - 2021 PDF 中文下载

CAN收发器节点计算与外围电路参考设计应用笔记

应用笔记或设计指南 - 纳芯微电子 - 版本 1.0 - 2024/1/06 PDF 中文下载

思瑞浦车载网络CAN ＆ LIN接口方案全面覆盖

聚焦高性能模拟芯片和嵌入式处理器的半导体供应商思瑞浦3PEAK，作为国内模拟接口芯片的领行者，可提供全系列一站式车载网络CAN收发器、LIN收发器、系统基础芯片（System Basis Chip, SBC）的解决方案，性能卓越，已达到业界领先水平。

原厂动态发布时间 : 2024-08-05

CAN Transceiver Node Calculation and Peripherals Circuit Reference Design

应用笔记或设计指南 - 纳芯微电子 - Revision:1.0 - 06/1/2024 PDF 英文下载

【选型】思瑞浦车规CAN收发器TPT1042VQ-SO1R-S用于车载手机无线充电项目，支持高达5Mbps传输速率

某客户车载手机无线充电项目在寻找车规CAN芯片，需要国产化品牌，支持CAN FD高速率传输，推荐3PEAK车规CAN收发器TPT1042VQ-SO1R-S，支持CAN FD，最高传输速率可达5Mbps，满足汽车上的高速率传输要求。

器件选型发布时间 : 2023-06-29

【应用】国产车规级CAN收发器芯片SIT1042QT用于新能源汽车油泵，传输速率最高可达5Mbps

随着我国近年来新能源汽车产业的快速发展，本土新能源车企已经从靠当初的政策扶持转变为依托产品创新来提高市场竞争力。本文在此主要介绍国产车规级CAN收发器芯片SIT1042QT在本土新能源汽车品牌油泵上的应用。

应用方案发布时间 : 2022-09-23

【选型】国产CAN收发器XL1050可替代NXP的TJA1050T，性能参数基本一致

XL1050是信路达一款CAN收发器，本文将讨论信路达的XL1050替代NXP的TJA1050T的可行性。

器件选型发布时间 : 2021-07-06

【应用】具有超低功率睡眠模式的车规级CAN芯片TPT1145Q系列助力汽车PTC控制器设计，支持局部网络唤醒

3PEAK TPT1145Q系列高速CAN符合ISO11898-2：2016的规范要求，支持高达5Mbps CAN FD，该产品可以通过INH管脚控制外部供电，在睡眠状态下关闭外部LDO或PMIC，整个节点进入最低功耗状态，适用于汽车PTC控制器设计。

应用方案发布时间 : 2023-03-31

【IC】思瑞浦发布支持振铃抑制功能的汽车级CAN SIC收发器TPT1462xQ

聚焦高性能模拟芯片和嵌入式处理器的半导体供应商思瑞浦3PEAK推出支持振铃抑制功能、具有待机模式的CAN信号改善功能（CAN SIC）收发器TPT1462xQ；具有更严格的位时间对称性和环路延时要求，可实现高达8 Mbit/s的CAN FD通信，支持1.7V~5.5V的VIO接口电平，可无需外加额外电路直接支持1.8V SOC以及3.3V、5V的MCU通讯。

产品发布时间 : 2024-07-30