[参考译文] TCAN4550-Q1：TCAN4550-Q1问题相关高温

Kiman、您好！

这不是位时序配置的问题、但毫无疑问、这是晶体电路需要进行一些调整的问题。  TCAN4550-Q1支持晶体和单端时钟选项、可通过"接地" OSC2引脚启用这些选项。  在上电时、器件从 OSC2引脚拉出微弱的1uA 电流、并使用比较器检查引脚上的电压是高于还是低于100mV (典型值)阈值。  如果该引脚接地、电压将低于阈值、如果该引脚连接到晶体、则电压将高于阈值。

如果引脚检测到高电压、则从 OSC1引脚拉出电流以启动晶体振荡。  如果该引脚检测到低电压、它将禁止放大器从 OSC1引脚提供电流、而是希望在 OSC1上输入单端时钟信号。

没有在启动后禁用该比较器的机制、因此、如果 OSC2引脚上的电压降至足以触发该比较器的低电平、该器件可以切换到单端模式。  该器件具有一个自动增益控制(AGC)电路来控制要提供的电流量、从而在共模电压介于600mV 和700mV 之间时保持大约1Vpp 的振荡波形。

如果 OSC1和 OSC2引脚之间的外部负载在 AGC 处于最小输出电流限值时使得振荡波形大于1Vpp、 然后 TCAN4550无法再调节电流、并且波形的最低峰值电压会降至单端检测比较器阈值以下、从而导致模式切换。

这是高驱动电平 DL = IRMS^2 * Rload 的结果、这本质上是晶振的功率耗散。  更高的功率耗散会导致更大的振动和更大的振荡波形。  因此、我们需要通过降低电流或感性负载来降低驱动水平。

第一种选择是在 OSC1和晶体之间使用串联"阻尼"电阻(Rd)来限制到达晶体的电流并"抑制"振荡波形。  

第二个选项是通过增加负载电容来调整 Rload。  从以下公式可以看出、Cload 位于 Rload 公式的分母中、因此 Cload 的增加会导致 Rload 变小。

与温度相关的故障也是 Cload 变化所致、但通常情况下 Cload 减少。  您可以看到、PCB 寄生电容和 TCAN4550的 OSC1和 OSC2引脚的寄生引脚电容(在公式中由 Cin 和 Cout 指定)构成了整个 Cload 的很大一部分。  这些寄生电容源并不像实际的负载电容器(CL1和 CL2)那样由温度稳定的电介质材料组成。  在较高温度下、该电容往往会减小、进而增加 Rload 以及 DL、后者将产生更大的振荡波形振幅。

您的晶体评估报告是从晶体的角度优化电路的好资源、但遗憾的是、TCAN4550具有这种特殊的单端模式检测比较器、需要加以考虑。  在 OSC1和典型值在30-50欧姆之间的晶体之间添加串联阻尼电阻器、可在无需更改负载电容的情况下使电路稳定。 如果没有串联电阻、我建议您增加电容值(可能每个8pF 左右)并重新测试。  额外的电容将导致很小的频率偏移、但它仍应在 CAN 标准中定义的允许容差范围内。

有关更多信息、请参阅 TCAN455x 时钟优化和设计指南应用手册(链接)。

此致、

乔纳森

非常感谢您的答复。

遗憾的是、目前无法插入一个电阻器进行修改。 此外、增加负载电容器可能会超过晶体的 DL 规格、这也会导致问题。 (请参阅下面的晶体规格和测试报告。)
我记得您提到过、增加负载电容值会降低 DL、但根据实际测量结果、实际上会增加。  您对此有何看法？

目前、OSC2处 VPP 的最小电压值有足够的裕度、如下图所示。 因此、我认为在高温下 AGC 超过阈值不会出现任何故障。

不过、我还有一些其他问题、因此请提供您的答案：

• 即使 DL 值超出规格、此时增加负载电容器是否是最佳选择？
• 是否真的不值得尝试更改 CAN 位时序值？

Kiman、您好！

通常建议总线上的所有节点的位时序参数相同、以便所有节点都具有相同的采样点。  这对于启用比特率切换的 CAN FD 尤其重要。  这是因为比特率切换发生在 BRS 位的采样点。  如果总线上的某些节点的位时序不同、则它们会预计开关会在不同的时间发生、并且会在突然看到来自已切换的另一个节点的数据时引发错误标志。  但是、因为您只询问大约500kbps、我假设您没有在启用 BRS 的 CAN FD 下运行、因此这不是问题。

将设置为 Mach 是一个很好的测试、但在较慢的500kbps 固定速率和短总线条件下、我不确定位时序配置会导致仅在高温下发生的错误。  

您是否发现 CANH 和 CANL 信号有任何问题？

我所看到的唯一与高温相关的通信错误与晶体电路有关。  您可以不向晶体添加电容、而是尝试向晶体的 OSC2侧转移更多的电容并减少 OSC1侧的电容值。  我们已经运行仿真来确认这可以提高 OSC2侧的电压电平、但不会改变电路中的总体容性负载。

在温度测试期间、您是否能够使用示波器探头监测 GPIO1引脚？

此致、

乔纳森