【導(dǎo)讀】在本世紀(jì)初，汽車(chē)安裝了許多基本獨(dú)立的電子系統(tǒng)。 從那時(shí)起，連接性的增長(zhǎng)以及人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)的興起極大地改變了汽車(chē)電子產(chǎn)品。 各種類(lèi)型的車(chē)輛都變成了復(fù)雜的，相互連接的通信中心，而自動(dòng)駕駛汽車(chē)的功能只會(huì)提高這種復(fù)雜性的水平。
V2V和V2I車(chē)載電源和通信電路需要使用熔斷器，PPTC，TVS二極管和二極管陣列，MLV和聚合物ESD抑制器進(jìn)行過(guò)電流，ESD和電涌保護(hù)。 V2X模塊可能采用以專(zhuān)有的硅雪崩技術(shù)制造的AQ3045背對(duì)背TVS二極管的形式做ESD保護(hù)，為可能遭受破壞性靜電放電（ESD）的電子設(shè)備提供保護(hù)。 這些二極管可以安全吸收重復(fù)的ESD沖擊，達(dá)到IEC 61000-4-2國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最大水平（±30 kV接觸放電），而不會(huì)降低性能。 當(dāng)存在交流信號(hào)時(shí)，背對(duì)背配置可為數(shù)據(jù)線提供對(duì)稱(chēng)的ESD保護(hù)。 （來(lái)自Littelfuse的示例解決方案。）
新協(xié)議正在被部署以增強(qiáng)連接性，同時(shí)促進(jìn)類(lèi)似于寬帶的汽車(chē)通信。 V2X技術(shù)旨在幫助車(chē)輛與道路和彼此通信，以防止碰撞并優(yōu)化交通流量。汽車(chē)版本的以太網(wǎng)和HDBaseT正在被實(shí)現(xiàn)，以提高關(guān)鍵子系統(tǒng)之間的高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣群托?，這些子系統(tǒng)包括高清攝像機(jī)，激光雷達(dá)和雷達(dá)傳感器以及無(wú)線連接功能。
更好的連接性使汽車(chē)更安全，用途更廣泛，但也給設(shè)計(jì)汽車(chē)的工程師帶來(lái)了許多技術(shù)挑戰(zhàn)。更先進(jìn)的汽車(chē)芯片組還必須變得更小，更密集，所以其更容易受到靜電放電（ESD）的影響。 設(shè)計(jì)工程師必須了解如何保護(hù)這些芯片組以確保其可靠性。
高度敏感的芯片組和對(duì)更快數(shù)據(jù)的需求要求使用這些新協(xié)議的汽車(chē)模塊具有出色的ESD保護(hù)。 緊湊型封裝的低電容，低鉗位ESD保護(hù)器件可以幫助使高級(jí)汽車(chē)操作安全，可靠和高效。
人們?yōu)榱讼蚬こ探缣峁┮粋€(gè)統(tǒng)一且可重復(fù)的ESD緩解計(jì)劃，創(chuàng)建了ISO 10605文件。ISO 10605 ESD脈沖的嚴(yán)重性足以確保芯片組在受到直接沖擊時(shí)難以承受。為了進(jìn)行穩(wěn)健、可靠的設(shè)計(jì)，工程師應(yīng)在設(shè)計(jì)過(guò)程的早期考慮ESD保護(hù)解決方案。此外，工程師應(yīng)審查并理解這些模塊所需的系統(tǒng)級(jí)ESD測(cè)試。
ISO 10605模擬了車(chē)輛內(nèi)部或外部的人體放電。它特別包括裝配中的ESD、由服務(wù)人員引起的ESD和由乘客引起的ESD。 ISO 10605部分基于IEC 61000-4-2，這是系統(tǒng)級(jí)ESD抗擾性的標(biāo)準(zhǔn)。 但是，它有一些針對(duì)汽車(chē)用途的關(guān)鍵規(guī)定。 一方面，ISO 10605沒(méi)有定義應(yīng)力電壓的特定上限。 對(duì)于直接接觸放電，測(cè)試電壓通常在2 kV至15 kV的范圍內(nèi)，對(duì)于通過(guò)氣隙放電的測(cè)試電壓通常在15 kV至25 kV的范圍內(nèi)。 此外，一些汽車(chē)制造商已經(jīng)設(shè)計(jì)了自己的ESD應(yīng)力等級(jí)-一些零件的規(guī)格可高達(dá)30 kV接觸，30 kV氣隙放電。
ISO 10605測(cè)試使用兩種不同的電阻2kΩ和330Ω來(lái)模擬不同類(lèi)型的ESD事件。 2kΩ電阻代表人體直接通過(guò)皮膚放電，而330Ω電阻則模擬人體通過(guò)金屬物體放電。 該測(cè)試還在兩種不同的電容上進(jìn)行：150 pF和330 pF。 這些值分別代表車(chē)輛內(nèi)部和外部的人體。 330 pF和330Ω測(cè)試是任何ISO 10605測(cè)試參數(shù)中最高的能量/電流，因此是使用最廣泛的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。
ESD保護(hù)解決方案的制造商專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)用于處理特殊汽車(chē)模塊的元件。 考慮以下一些示例可能會(huì)很有用
聯(lián)網(wǎng)的車(chē)輛將攜帶“車(chē)輛對(duì)車(chē)輛（V2V）”和“車(chē)輛對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施（V2I）”通信模塊，這些模塊使車(chē)輛能夠執(zhí)行諸如基于其它車(chē)輛的速度和位置進(jìn)行動(dòng)態(tài)計(jì)算的任務(wù)。 該技術(shù)的目標(biāo)之一是防止車(chē)輛撞到其它車(chē)輛或行人，使交通流量順暢并加快尋找停車(chē)位的速度，并可能促進(jìn)基于位置的廣告和促銷(xiāo)。 美國(guó)DoT認(rèn)為V2V通信可以防止多達(dá)79％的車(chē)輛撞車(chē)事故。
用于V2X模塊的典型ESD保護(hù)設(shè)備旨在抑制高達(dá)30 kV的快速上升的ESD瞬變，同時(shí)幾乎不增加電路電容，這對(duì)于維持日益增長(zhǎng)的汽車(chē)連接使用特性的高速通信線路上的信號(hào)完整性至關(guān)重要。 這些雙向表面貼裝聚合物器件，以商品名PulseGuard或Xtreme-Guard命名，旨在以足夠低的電壓足夠快地導(dǎo)通，以防止損壞受保護(hù)部件。
TVS二極管還設(shè)計(jì)用于高速以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)在已經(jīng)針對(duì)汽車(chē)環(huán)境進(jìn)行了優(yōu)化。 高速以太網(wǎng)將允許多個(gè)車(chē)載系統(tǒng)（例如信息娛樂(lè)系統(tǒng)和自動(dòng)駕駛員輔助系統(tǒng)）通過(guò)單根非屏蔽雙絞線電纜同時(shí)訪問(wèn)高帶寬數(shù)據(jù)吞吐量。
汽車(chē)以太網(wǎng)僅使用兩條通信線路即可實(shí)現(xiàn)100和1,000 Mbps的通信。 與以太網(wǎng)類(lèi)似，HDBaseT具有連接ADAS，遠(yuǎn)程信息處理，A / V和顯示應(yīng)用程序的途徑。 HDBaseT提供高達(dá)2 Gbps的吞吐速度，還可以將數(shù)據(jù)移動(dòng)到15 m（50 ft），而不會(huì)丟失數(shù)據(jù)完整性。 該協(xié)議還可以傳輸多種數(shù)據(jù)類(lèi)型，包括音頻/視頻，USB / PCIe，以太網(wǎng)，控制信號(hào)，甚至在同一數(shù)據(jù)對(duì)上加電。
具有40kb / sec至1 Mb / sec波特率的CAN總線沒(méi)有足夠的帶寬來(lái)處理最先進(jìn)的自動(dòng)駕駛汽車(chē)系統(tǒng)。 盡管如此，CAN和LIN總線系統(tǒng)將繼續(xù)在汽車(chē)電子系統(tǒng)中扮演重要角色，可以通過(guò)SM24CANB TVS二極管陣列等器件保護(hù)CAN和LIN數(shù)據(jù)線免受ESD和其它過(guò)電壓瞬變的影響。 SM24CANB系列可吸收超過(guò)IEC 61000-4-2國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最大水平的重復(fù)ESD沖擊，而不會(huì)降低性能，并能以低鉗位電壓安全地消耗10A的8/20 µsec浪涌電流（IEC 61000-4-5第二版）。
展望未來(lái)，HDBaseT將提供更高的吞吐量，使其也被視為數(shù)據(jù)骨干。 預(yù)期它將最終處理4、8、12和16 Gbps的速度。 高度敏感的芯片組以及對(duì)更快數(shù)據(jù)的需求將需要出色的ESD保護(hù)。緊湊型封裝的低電容，低鉗位ESD保護(hù)器件將有助于使高級(jí)汽車(chē)操作安全，可靠和高效。
汽車(chē)HDBaseT數(shù)據(jù)線可以采用AQ255NUTG形式的ESD保護(hù)，這是一種低電容TVS二極管陣列，還可以防止CDE（電纜放電事件），EFT（電快速瞬變）和高速差分?jǐn)?shù)據(jù)線的光感應(yīng)浪涌，它封裝在一個(gè)µDFN封裝（3.0x2.0 mm）中，每個(gè)元件可以保護(hù)多達(dá)四個(gè)通道或兩個(gè)差分對(duì)，最大保護(hù)45 A（IEC 61000-4-5第二版）和最高30KV ESD（ IEC 61000-4-2）。“直通”設(shè)計(jì)最大程度地減少了信號(hào)失真，減少了電壓過(guò)沖，并簡(jiǎn)化了PCB設(shè)計(jì)。
推薦閱讀：
