提高汽車的功能安全性 掌握ESD實現無幹擾的數據傳輸
發布時間:2023-06-12 來源:儒卓力 責任編輯:lina
【導讀】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;但對於一些電子組件,遇上靜電放電(ESD)可能意味著完全失效。半導體結構越微小,模擬和數字I/O引腳的阻抗越高,便越容易受到靜電放電(ESD)的影響。可能的後果包括p/n結的熱擊穿、氧化物擊穿(電介質擊穿),以及金屬化層的熔化。
目前電子組件大約占據一輛汽車總價值的三分之一,而且這個比例還將上升。汽車中17%的半導體故障是由靜電放電(ESD)造成的,因而必需采取適當的ESD保護措施。
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;但對於一些電子組件,遇上靜電放電(ESD)可能意味著完全失效。半導體結構越微小,模擬和數字I/O引腳的阻抗越高,便越容易受到靜電放電(ESD)的影響。可能的後果包括p/n結的熱擊穿、氧化物擊穿(電介質擊穿),以及金屬化層的熔化。
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對於汽車應用也是如此。最近幾十年來汽車內部的電子係統數量迅速增多,應用於發動機和變速器控製係統、多個控製單元、安全技術和底盤優化,以及信息通信技術方麵。
總線係統是非常核心的元素,因為它們確保各個係統之間的通信。每個總線係統都針對特定屬性進行了優化,例如將更多的ECU和高數據速率(CAN)聯網、低成本實施方案、高帶寬(以太網)、用於安全相關的分布式控製器(FlexRay),或者低成本集成傳感器和執行器(LIN)。
保護車輛網絡
眾多供應商提供各種專門設計的ESD二極管產品,分別針對上述各個係統。與TVS二極管相比,它們不僅能夠防止電壓尖峰,還能夠防止數據丟失。

汽車中對ESD敏感的應用 (圖片來源:儒卓力)
通過數據線保護,Diodes公司將整個係列保護組件組合在一起,由於在同類產品中具有出色的ESD性能,並提供眾多的封裝選項滿足客戶的具體要求,因而引發用戶的興趣。ESD二極管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,帶後綴Q的係列是通過AEC-Q認證的產品,其中包括DESD1LIN2WSQ。這些雙向TVS二極管適用於保護LIN總線,一個通道提供IEC 61000-4-2標準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PPAP規範,並且在IATF-16949認證工廠生產。
Littelfuse公司的AQHVxx-01LTG係列通過了AEC-Q101認證,是專為CAN和LIN數據總線設計的超快速、高性能浪湧保護組件。該產品係列可以防止ESD以及其他瞬態過電壓造成的損壞。它們可以安全地通過基於IEC標準61000-4-2(4級,±8kV接觸放電) 最高水平的周期性過電壓浪湧,而不會出現任何性能損失。此外,還能確保安全傳輸高達10A的誘發浪湧電流(AQHV12) (IEC 61000-4-5 (第二版): tP = 8/20 μs),並具有超低的鉗位電壓。
威世公司亦提供一係列符合AEC-Q101標準的單向或雙向ESD二極管產品,專門用於保護CAN、LIN或FLEX總線。例如工作電壓範圍為±5.5 V的VCUT05E1-SD0 ESD二極管,具有小於0.1 μA的低泄漏電流和小於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係列的雙向ESD二極管特別適合LIN總線,它們采用小型SOD323封裝,工作電壓範圍為±16 V,泄漏電流小於0.05 μA,負載電容小於24 pF。

半導體敏感性:電子組件的靜電放電(ESD)反應具有不同程度的敏感性
(作者:Emilia Mance,文章來源: 儒卓力微信公眾號)
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