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提升汽车安全功能 掌握ESD实现无干扰的资料传输
 

【作者: Emilia Mance】2024年02月01日 星期四

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在日常生活中,人们触摸车门时偶尔会感到手指刺痛或静电冲击,这感觉仅会令人不快;但对於一些电子元件,发生静电放电(ESD)则可能意味着完全失效。半导体结构越微小,类比和数位I/O引脚的阻抗越高,便越容易受到ESD的影响。可能的後果包括p/n接面的热击穿、氧化物击穿(电介质击穿),以及金属化层的熔化。


这些情况会导致半导体发生故障,缩短使用寿命,最终完全失效。在通常情况下,客户首先会发现元件损坏,而後要付出高额成本来进行维修,或更换元件装置或应用。


在汽车应用方面也出现同样情况。近几十年来,汽车内部的电子系统数量迅速增加,应用於引擎和变速器控制系统、多个控制单元、安全技术和底盘最隹化,以及车载资讯和通讯技术。


汇流排系统是非常核心的要件,因为它们确保车内各个系统之间的通讯。每个汇流排系统都针对特定属性进行最隹化,例如将更多的ECU和高资料速率(CAN)联网、低成本实施方案及高频宽应用(乙太网)、用於安全相关的分散式控制器(FlexRay),还有低成本整合感测器和执行器(LIN)。


保护车辆网路

众多供应商提供各种专门设计的ESD二极体产品,分别针对上述各个系统。与TVS二极体相比,它们不仅能够防止电压尖峰,还能够防止资料丢失。



图一 : 汽车中对ESD敏感的应用(source:儒卓力)
图一 : 汽车中对ESD敏感的应用(source:儒卓力)

通过资料线保护性能,Diodes公司推出全套保护元件产品,在同类产品中具有出色的ESD性能,并可根据客户的具体要求提供多种封装选项。ESD二极体具有低通道输入电容特性,击穿电压也是针对汽车使用而设计的,尾码Q的系列是属於通过AEC-Q认证的产品,其中包括DESD1LIN2WSQ。这些双向TVS二极体适用於保护LIN汇流排,其中一个通道提供符合IEC 61000-4-2标准的ESD保护,即空气和接触保护电压高达±30 kV,这款产品符合AEC-Q101标准,满足生产产品认可程序(PPAP)规范,并且在IATF-16949认证工厂生产。


Littelfuse公司的AQHVxx-01LTG系列通过AEC-Q101认证,是专为CAN和LIN资料汇流排设计的超快速、高性能浪涌保护元件。该系列可以防止ESD以及其他瞬态过压造成的损坏,它们可以安全地通过基於IEC标准61000-4-2(4级,+/-8kV接触放电)最高水准的周期性过电压浪涌,而不会降低性能。而且,它还能以超低钳位电压确保安全传输高达10A(AQHV12)的诱发浪涌电流 (IEC 61000-4-5(第二版): tP = 8/20 μs)。


威世公司亦提供一系列符合AEC-Q101标准的单向或双向ESD二极体产品,专门用於保护CAN、LIN或FLEX汇流排。例如工作电压范围为+/-5.5 V的VCUT05E1-SD0 ESD二极体,具有小於0.1 μA的低泄漏电流和小於14 pF的低负载电容。其CLP0603封装高度仅为0.27 mm,所需要的PCB空间相比1006封装减少三倍。


VLIN1616-02G系列的双向ESD二极体适合LIN汇流排,它们采用小型SOD323封装,工作电压范围为+/-16 V,泄漏电流小於0.05 μA,负载电容小於24 pF。



图二 : 电子元件的静电放电(ESD)反应具有不同程度的敏感(source:儒卓力)
图二 : 电子元件的静电放电(ESD)反应具有不同程度的敏感(source:儒卓力)

(本文作者Emilia Mance为儒卓力公司标准产品销售经理)


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