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汽车ESD保护

为了确保车辆在整个使用寿命期间都能在恶劣环境下正常运行,汽车应用必须符合ISO标准要求,具备抵御破坏性瞬态电压(如闪电)和静电放电 (ESD) 的能力。

 

应用

  • 雷达
  • 车载计算机单元

 

  • 网关
  • 数字区域
  • ECU
  • 数字集群信息娱乐与连接
  • 电池管理系统

 

 

 

为什么汽车应用中需要ESD保护?

如果不提供保护,一般根据人体放电模型 (HBM) 或带电器件模型 (CDM) 标准评定其ESD能力的IC,无法承受ISO标准规定的大电流和高电压。

例如,当电路受损时,仪表盘上会出现告警指示灯,这会让驾驶人员感到不安全,并认为车辆的质量存在问题。因此,需要针对汽车中的额定浪涌电流提供可靠且高效的防护。

 

汽车ESD保护类型

意法半导体的汽车数据线ESD保护器件包括瞬态电压抑制器 (TVS) 和面向特定应用的离散器件,可提供符合IEC 61000-4-2标准的系统级ESD浪涌保护。ESD保护器件采用汽车级工艺制造,符合AEC-Q101标准。因此,这些器件适用于所有汽车应用和领域,包括高级驾驶员辅助系统 (ADAS)、车联网 (V2X)、CAN-FD、SerDes(串行器/解串行器),以及以太网Base-T标准等等。此外,意法半导体提供小巧的创新型表面可湿润DFN封装解决方案,可简化自动光学检测 (AOI)。

了解我们的解决方案:即使在严苛和高集成度的PCB环境中,新一代CAN和LIN收发器也能收到保护。

 

汽车ESD保护的主要优点

  • 灵活的产品组合,满足广泛的应用要求
  • 易于采用各种封装选项,包括小巧的新型表面可湿润3引线QFN封装 (1.1 x 1.0 mm),从而简化AOI(自动光学检测)。
  • 低寄生电容,可简化设计布局
  • 非常低钳位电压,确保较高的抗干扰性能

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FAQ related to ESDCAN

此处列出了有关汽车ESD保护器件的常见问题与解答 (FAQ)。

如何获取ESDCAN评估板STEVAL-OET003V1?

可以直接从意法半导体在线商店 (STMicroelectronics eStore) 购买,也可以从主要的在线电子元器件分销商处购买。如需下载数据摘要,请单击此处:STEVAL-OET003V1

与ESDCAN兼容的CAN通信最高速度是多少?

我们的ESDCAN可以处理最高20 Mbps的CAN-FD、CAN-FD SiC和CANXL通信。

除了CAN,还有其他哪些车载网络?

当前的车载网络包括CAN、LIN、FlexRay、MOST以及全新的车载以太网。因为可实现复杂度和集成度更高的汽车功能,CAN-FD和车载以太网的应用越来越受欢迎。

意法半导体CAN保护器件是否适用于所有CAN节点?

是的。无论总线拓扑结构如何(星形、环形或任何组合),都可使用ESDCAN来保护CAN收发器。对于长距离CAN总线,我们建议使用寄生电容较低的ESDCAN02、ESDCAN03或ESDCAN05。

意法半导体ESDCAN系列是否提供汽车级产品?

是的,整个ESDCAN系列均为汽车级产品。请单击此处访问我们的官方网站了解详情:ESDCAN系列

ESD保护对传输信号有何影响?如果保护不当会带来哪些风险?

静电放电可能会损坏CAN协议芯片。大多数CAN收发器都规定了ESD额定值(人体放电模型为500 V、2 kV或8 kV),但大多数汽车制造商都要求产品符合更为严格的ISO 10605标准要求,即8 kV接触放电和15 kV空气放电。如果ESD保护应用不当,CAN收发器可能会受到损坏,并且同一CAN网络中的所有车辆功能均可能受到影响。

HBM、IEC和ISO能耗

是否仍然需要在微控制器的CAN端口上添加CAN收发器和CAN保护?

如果MCU仅嵌入CAN控制器,则需要添加CAN收发器并且必须使用ESDCAN为其提供保护。如果MCU已嵌入CAN收发器,则无需添加其他芯片来与PHY层相连,但需要采用ESDCAN为嵌入式CAN收发器提供保护,以满足ISO 10605和ISO 7637标准要求。

在汽车电子系统中部署CAN总线时,哪些情况需要特别注意?

汽车应用环境复杂且干扰源众多,因此必须注意抗EMC干扰和ESD保护。请参阅我们的应用笔记AN5878,了解如何设计可靠的汽车CAN系统。

人体静电放电能够产生多少伏电压?

根据ISO 10605标准,在直接接触放电状态下,人体静电放电能够产生高达15 kV的电压。可以使用的RC网络为150 pF和330 Ω(用于模拟通过工具、钥匙等金属物体放电)或2 kΩ(用于模拟通过皮肤接触放电)。

ESD保护器件是否存在漏电流问题?允许的最大漏电流是多少?

意法半导体ESD漏电流通常仅为纳安培级别,可以忽略不计。请参阅我们的产品规格(数据手册位置:保护和EMI滤波器/ESD保护/汽车ESD保护):ESDCAN系列

ESDCAN是否还同时适用于工业应用?

当然适用。意法半导体面向汽车级产品提供的ESD保护性能更强,因此我们的ESD器件始终适用于工业应用。

ESDCAN器件是否像MOV那样存在老化问题?

硅器件不存在老化问题。只要浪涌电流保持在数据手册规定的额定值以下,ESDCAN就会持续工作且其特性(例如钳位效率)不会下降。

能否提供有关ESD保护的更多详细信息?

请参阅此文档:应用笔记AN2689:保护汽车电子系统免受电气危害,设计和元器件选型指南。

CAN的高速率和低速率线路是否可以使用相同的ESD保护器件?

对于高速CAN,建议使用意法半导体的低电容(例如3 pF和17 pF)ESDCAN。对于低速CAN,建议使用电容为30 pF的保护器件,或与高速线路相同的低电容器件。有关产品详情,请参阅ESDCAN01-2BLYESDCAN03-2BWYESDCAN03-2BM3Y页面。前两种产品具有不同的电容值,而第三种产品具有低电容和小巧的外形。

车载CAN ESD保护能否在汽车应用环境所需的温度范围内工作?

能。意法半导体ESDCAN0x-2BWY和ESDCANx-2BM3Y的工作温度范围为-55至+175°C。

ESDCAN在PCB上占多大面积?

我们提供小型SOT23-3L、SOT323-3L和QFN-3L(又称DFN1110)封装,对应的尺寸如下:

  • 3.1 mm x 2.43 mm
  • 2.7 mm x 1.72 mm
  • 0.89 mm x 1.31 mm

封装视图

意法半导体ESD器件可为CAN提供什么级别的电压保护?

意法半导体可为乘用车(12 V电池)或商用车(24 V电池)提供各种符合AEC-Q101标准的CAN保护器件。意法半导体ESDCAN涵盖了容错CAN、CAN-FD、LIN,甚至FlexRay通信协议。可支持12 V和24 V两种电压规格。

利用5个问题完成ESDCAN选型

ESDCAN是单个ESD器件(芯片)吗?

是的。我们的ESDCAN双TVS保护器件会在一个封装中同时嵌入CAN_H和CAN_L TVS。

ESDCAN保护能否防止负载突降浪涌带来的损害?

ESDCAN器件旨在保护CAN数据线路不受负载突降浪涌影响。在某些供电线路(主要是VBAT线路)上,必须考虑负载突降浪涌带来的影响。

哪类元件(芯片)需要由ESDCAN提供保护?能否举例说明哪些芯片需要额外的ESDCAN保护?

我们的ESDCAN器件主要用于保护通常采用薄IC技术制造而成的CAN收发器。然而,ESDCAN器件还可保护MDI(介质相关接口)的终端电阻和电容免受ESD脉冲或瞬态浪涌的影响。由于CAN总线为差分总线,MDI电阻或电容上的任何尖峰都可能影响匹配线路并降低信号完整性。我们的ESDCAN器件可确保避免这些影响。