可降低系统级功耗的CAN Transceiver

汽车安全系统的强制具备与功耗的上升

随着汽车法规的演进，新出厂的汽车需要强制具备某些安全系统，例如：日间行车灯DRL (Daytime Running Lamp)。欧盟地区于2011年规定日间行车灯成为标准配备，2012年起扩展到巴士及货车等商用车辆安装日间行车灯[1]。台湾则规定于2017年起新出厂的摩托车、2018年起新出厂的小型车，以及2019年起新出厂的大型车需具备日间行车灯[2]。这些安全系统能提升安全性，但同时也会增加功耗。另外，电动车目前是透过充电桩或换电站的方式补充续航能量，在某些没有市电供应的偏远地区或不易建设充电桩/换电站的地区，还是可能会让电动车驾乘者产生续航焦虑。有鉴于以上，在汽车电路设计中如何减少功耗已经是目前以及未来重要的议题。

 

 

CAN Transceiver（收发器）如何让ECU省电？

Controller Area Network，简称CAN或者CAN bus（总线），是一种功能丰富、用于连接ECU (Electronic Control Unit) 的多主机串行总线标准。现今的汽车ECU数量可能多达100个以上[3]，如果这些ECU能有效地省电，将可节省许多功耗。在ECU里，CAN Transceiver作为连接MCU (Microcontroller) 与 CAN bus (CANH/CANL) 的桥梁，可藉由操作模式的切换来达到省电的效果。 以晶焱科技的AZKN9355N为例（可参考Figure 1. 典型应用电路），在操作模式上（可参考Table 1.），可利用Standby Mode或Sleep Mode进行省电。

 

˙ Standby Mode是第一级别的省电模式，在Standby Mode下，由于INH是High，外部两颗Power Regulators为正常工作状态、Vcc & VIO为正常工作状态，所以MCU还是开启的状态，但AZKN9355N的Driver以及High-Speed Receiver都是关闭的，以此降低CAN Transceiver本身的功耗。 

 

 ˙ Sleep Mode则是第二级别的进阶省电模式，在Sleep Mode之下，由于INH是High-Z，外部两颗Power Regulators为关闭（可选用Enable Pin Floating时为关闭的Power Regulator或外加下拉电阻）、Vcc & VIO可以被关闭，所以MCU可以被关闭，且此模式之下AZKN9355N的Driver以及High-Speed Receiver一样都是关闭的。

 

由此可知，除了CAN Transceiver本身以外，外部两颗Power Regulators以及MCU皆可被关闭，以此降低系统级功耗。 除了上述的模式切换来达成省电，AZKN9355N的VIO也支持1.8V~5V的MCU，让使用者可以灵活选用更省电的MCU。在实际应用方面，与车用客户的访谈中我们得知，有些车厂针对雷达（例如：舱内毫米波雷达、前/后角毫米波雷达）、一体化显示方案FIDM (Fully Integrated Display Module)、以及空调控制板等，皆有提出ECU静态电流要低于100uA的要求，必须使用具有Sleep Mode的CAN Transceiver才能满足此低功耗的需求。

 

Figure 1. CAN Transceiver AZKN9355N典型应用电路

 

 

Table 1. CAN Transceiver AZKN9355N不同操作模式的比較

*Note: 详细条件可参阅Datasheet

 

 

静电/误触电压防护与高速传输

在研发调试或车辆故障维修时，CAN bus免不了会有外露或与施工人员接触的可能性。 在ESD静电耐受方面，AZKN9355N的CANH/CANL具有系统级IEC 61000-4-2 ±8kV (Contact)/ ±10kV (Air)的水准。 另外，在误触电压 (Fault Voltage) 防护方面，CANH/CANL具有±42 V的水准，可耐受较高直流电压短路（例如：维修时施工人员可能将CANH/CANL误触12V电瓶）。 Data Rate方面，其具有TX-based SIC (Signal Improvement Capability)，可通过内部电路适当控制总线阻抗匹配，减少复杂网络拓扑下可能造成的信号反射现象，Data Rate可从一般的CAN FD 5Mbps提升至8Mbps。（规格可参考Table 2.）

 

 

Table 2. CAN Transceiver AZKN9355N規格

 

如上所述，因应汽车法规的演进，越来越多的汽车安全系统需要出厂就强制具备，进而导致功耗的上升。如何减少功耗已经是目前以及未来重要的议题。有鉴于此，晶焱科技能提供同时具备优秀省电（具有Standby Mode & Sleep Mode两种省电模式）、高可靠（具有总线系统级IEC静电和直流误触电压防护）以及高速（8Mbps）的SIC CAN Transceiver AZKN9355N，若有相关需求，欢迎您的洽询。

 

Reference: 

[1] https://ec.europa.eu/commission/presscorner/detail/en/ip_11_133 

[2] https://168.motc.gov.tw/theme/news/post/1906121101839 

[3] https://saiyo.boschjapan-brandtopics.jp/mid-career/en/pickup/technical-content07.html