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提升汽車安全功能 掌握ESD實現無干擾的資料傳輸
 

【作者: Emilia Mance】   2024年02月01日 星期四

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在日常生活中,人們觸摸車門時偶爾會感到手指刺痛或靜電衝擊,這感覺僅會令人不快;但對於一些電子元件,發生靜電放電(ESD)則可能意味著完全失效。半導體結構越微小,類比和數位I/O引腳的阻抗越高,便越容易受到ESD的影響。可能的後果包括p/n接面的熱擊穿、氧化物擊穿(電介質擊穿),以及金屬化層的熔化。


這些情況會導致半導體發生故障,縮短使用壽命,最終完全失效。在通常情況下,客戶首先會發現元件損壞,而後要付出高額成本來進行維修,或更換元件裝置或應用。


在汽車應用方面也出現同樣情況。近幾十年來,汽車內部的電子系統數量迅速增加,應用於引擎和變速器控制系統、多個控制單元、安全技術和底盤最佳化,以及車載資訊和通訊技術。


匯流排系統是非常核心的要件,因為它們確保車內各個系統之間的通訊。每個匯流排系統都針對特定屬性進行最佳化,例如將更多的ECU和高資料速率(CAN)聯網、低成本實施方案及高頻寬應用(乙太網)、用於安全相關的分散式控制器(FlexRay),還有低成本整合感測器和執行器(LIN)。


保護車輛網路

眾多供應商提供各種專門設計的ESD二極體產品,分別針對上述各個系統。與TVS二極體相比,它們不僅能夠防止電壓尖峰,還能夠防止資料丟失。



圖一 : 汽車中對ESD敏感的應用(source:儒卓力)
圖一 : 汽車中對ESD敏感的應用(source:儒卓力)

通過資料線保護性能,Diodes公司推出全套保護元件產品,在同類產品中具有出色的ESD性能,並可根據客戶的具體要求提供多種封裝選項。ESD二極體具有低通道輸入電容特性,擊穿電壓也是針對汽車使用而設計的,尾碼Q的系列是屬於通過AEC-Q認證的產品,其中包括DESD1LIN2WSQ。這些雙向TVS二極體適用於保護LIN匯流排,其中一個通道提供符合IEC 61000-4-2標準的ESD保護,即空氣和接觸保護電壓高達±30 kV,這款產品符合AEC-Q101標準,滿足生產產品認可程序(PPAP)規範,並且在IATF-16949認證工廠生產。


Littelfuse公司的AQHVxx-01LTG系列通過AEC-Q101認證,是專為CAN和LIN資料匯流排設計的超快速、高性能浪湧保護元件。該系列可以防止ESD以及其他瞬態過壓造成的損壞,它們可以安全地通過基於IEC標準61000-4-2(4級,+/-8kV接觸放電)最高水準的週期性過電壓浪湧,而不會降低性能。而且,它還能以超低鉗位電壓確保安全傳輸高達10A(AQHV12)的誘發浪湧電流 (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標準的單向或雙向ESD二極體產品,專門用於保護CAN、LIN或FLEX匯流排。例如工作電壓範圍為+/-5.5 V的VCUT05E1-SD0 ESD二極體,具有小於0.1 μA的低洩漏電流和小於14 pF的低負載電容。其CLP0603封裝高度僅為0.27 mm,所需要的PCB空間相比1006封裝減少三倍。


VLIN1616-02G系列的雙向ESD二極體適合LIN匯流排,它們採用小型SOD323封裝,工作電壓範圍為+/-16 V,洩漏電流小於0.05 μA,負載電容小於24 pF。



圖二 : 電子元件的靜電放電(ESD)反應具有不同程度的敏感性(source:儒卓力)
圖二 : 電子元件的靜電放電(ESD)反應具有不同程度的敏感性(source:儒卓力)

(本文作者Emilia Mance為儒卓力公司標準產品銷售經理)


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