提高汽车的功能安全性 掌握ESD实现无干扰的数据传输

目前电子组件大约占据一辆汽车总价值的三分之一,而且这个比例还将上升。汽车中17%的半导体故障是由静电放电(esd)造成的,因而必需采取适当的esd保护措施
在日常生活中,人们触摸车门时偶尔会感到手指刺痛或静电冲击,这感觉仅会令人不快;但对于一些电子组件,遇上静电放电(esd)可能意味着完全失效。半导体结构越微小,模拟和数字i/o引脚的阻抗越高,便越容易受到静电放电(esd)的影响。可能的后果包括p/n结的热击穿、氧化物击穿(电介质击穿),以及金属化层的熔化。
这些情况会导致半导体发生故障,缩短使用寿命,最终完全失效。在通常情况下,客户首先发现器件损坏,而后要付出高额成本来进行维修,或更换设备或应用。
对于汽车应用也是如此。最近几十年来汽车内部的电子系统数量迅速增多,应用于发动机和变速器控制系统、多个控制单元、安全技术和底盘优化,以及信息通信技术方面。
总线系统是非常核心的元素,因为它们确保各个系统之间的通信。每个总线系统都针对特定属性进行了优化,例如将更多的ecu和高数据速率(can)联网、低成本实施方案、高带宽(以太网)、用于安全相关的分布式控制器(flexray),或者低成本集成传感器和执行器(lin)。
保护车辆网络
众多供应商提供各种专门设计的esd二极管产品,分别针对上述各个系统。与tvs二极管相比,它们不仅能够防止电压尖峰,还能够防止数据丢失。
汽车中对esd敏感的应用 (图片来源:儒卓力)
通过数据线保护,diodes公司将整个系列保护组件组合在一起,由于在同类产品中具有出色的esd性能,并提供众多的封装选项满足客户的具体要求,因而引发用户的兴趣。esd二极管具有低通道输入电容特性,击穿电压也是针对汽车使用而设计的,带后缀q的系列是通过aec-q认证的产品,其中包括desd1lin2wsq。这些双向tvs二极管适用于保护lin总线,一个通道提供iec 61000-4-2标准esd保护,即空气和接触保护电压高达±30 kv。这款产品符合aec-q101标准,满足ppap规范,并且在iatf-16949认证工厂生产。
littelfuse公司的aqhvxx-01ltg系列通过了aec-q101认证,是专为can和lin数据总线设计的超快速、高性能浪涌保护组件。该产品系列可以防止esd以及其他瞬态过电压造成的损坏。它们可以安全地通过基于iec标准61000-4-2(4级,±8kv接触放电) 最高水平的周期性过电压浪涌,而不会出现任何性能损失。此外,还能确保安全传输高达10a的诱发浪涌电流(aqhv12) (iec 61000-4-5 (第二版): tp = 8/20 μs),并具有超低的钳位电压。
威世公司亦提供一系列符合aec-q101标准的单向或双向esd二极管产品,专门用于保护can、lin或flex总线。例如工作电压范围为±5.5 v的vcut05e1-sd0 esd二极管,具有小于0.1 μa的低泄漏电流和小于14 pf的低负载电容。其clp0603封装高度仅为0.27 mm,所需要的pcb空间相比1006封装减少三倍。
vlin1616-02g系列的双向esd二极管特别适合lin总线,它们采用小型sod323封装,工作电压范围为±16 v,泄漏电流小于0.05 μa,负载电容小于24 pf。
半导体敏感性:电子组件的静电放电(esd)反应具有不同程度的敏感性


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