提升汽車安全功能 掌握ESD實現無干擾的資料傳輸

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）

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）: t_P = 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）

（本文作者Emilia Mance為儒卓力公司標準產品銷售經理）