適合CAN-FD的ESD保護(hù)

人們對駕駛旅行和人車交互的預(yù)期發(fā)生了顯著變化。因此，連接增加、自動駕駛、電氣化等大趨勢推動了汽車線束的革新，也增加了對高速數(shù)據(jù)傳輸和帶寬的需求，旨在實現(xiàn)高級駕駛員輔助系統(tǒng)。所有這些線束必須受到保護(hù)，防止受到ESD尖峰和電涌損壞。

傳統(tǒng)的集線器和車載網(wǎng)絡(luò)經(jīng)歷了一場重大革新。經(jīng)典的平坦架構(gòu)線束正在轉(zhuǎn)變?yōu)轭I(lǐng)域和區(qū)域架構(gòu)，以汽車以太網(wǎng)作為骨干網(wǎng)（請參見“SEED提供符合開放技術(shù)聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)的ESD保護(hù)”）。但是，外設(shè)總線仍然需要傳輸更多數(shù)據(jù)，因而新版本的現(xiàn)有協(xié)議被應(yīng)用到車載網(wǎng)絡(luò)中。CAN總線與車載網(wǎng)絡(luò)密不可分，但在CAN-FD（靈活數(shù)據(jù)）發(fā)布之前，CAN僅能達(dá)到1 MB/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，而CAN-FD的數(shù)據(jù)傳輸速率則達(dá)到12 MB/s，提供未來ADAS應(yīng)用必需的關(guān)鍵優(yōu)勢。

車載網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域架構(gòu)

2 Mbit/s是典型的數(shù)據(jù)傳輸速率限制，適用于不需要更高數(shù)據(jù)速率的許多應(yīng)用。CAN FD使用的差分信號電平與高速CAN相同。通過縮短發(fā)送消息中的顯性和隱性狀態(tài)，可以提高數(shù)據(jù)速率。此技術(shù)增加了對物理層的要求，隨著系統(tǒng)在EMC和ESD方面變得更加敏感，它需要更多的分立式ESD保護(hù)器件，將系統(tǒng)ESD穩(wěn)健性提高到可靠的水平。

除了達(dá)到汽車OEM的要求之外，ESD保護(hù)器件還必須符合IEC61000-4-2或ISO10605等針對汽車的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。對于CAN (FD)總線，ESD保護(hù)器件必須能夠耐受電池短路和跳線，符合ISO16750-2標(biāo)準(zhǔn)(26 V)或內(nèi)部規(guī)范(28 V)。CAN收發(fā)器也必須符合IEC62228-3標(biāo)準(zhǔn)（輻射、抗擾：DPI、脈沖、ESD）。此外，CAN還要符合一些常見要求，例如二極管電容為17 pF至30pF（最大值），CAN-FD二極管電容為6 pF至10 pF，因為數(shù)據(jù)速率更高，信號完整性更高，另外還有電容匹配。因此，Nexperia對IVN產(chǎn)品系列進(jìn)行了改進(jìn)，開發(fā)了專門針對CAN-FD要求量身定制的新一代產(chǎn)品。新的PESD2CANFDx系列提供不同的電壓、電容和封裝配置，達(dá)到AEC-Q101標(biāo)準(zhǔn)的2倍。

無引腳的優(yōu)勢

與經(jīng)典SOT封裝相比，采用DFN封裝的無引腳CAN-FD的優(yōu)勢不僅只是節(jié)省大量PCB空間，還在于改進(jìn)信號完整性，這一點對于SSD保護(hù)至關(guān)重要。對于信號完整性而言，布線是一個關(guān)鍵點。雖然寄生電容會降低信號質(zhì)量，但在電容非常小的情況下，用于連接封裝的布線將起到重要作用。根據(jù)符合信號完整性設(shè)計的最佳實踐得到的最重要的結(jié)論是：避免開關(guān)層，避免使用短截線。

S參數(shù)是衡量信號完整性的常見方式。所示參數(shù)為差分插入損耗(S21dd)、回波損耗(S11dd)和差模共模轉(zhuǎn)換(S21dc)。以下測量是使用VNA進(jìn)行的，系統(tǒng)已對探頭尖進(jìn)行了校準(zhǔn)，因此未對引腳封裝前后的走線去嵌。圖3顯示了相同的布線方案，其中PESD2CANFD24V-T采用SOT23封裝，PESD2CANFD24V-QB采用DFN1110D-3封裝，二者的最大二極管電容均為6 pF，虛線表示未封裝時的直接走線用例?？梢钥吹?，封裝為空時非常相似的性能，在安裝了器件之后開始出現(xiàn)偏差。此處的SOT23封裝的引腳為短截線，封裝內(nèi)部的結(jié)構(gòu)更大，從而增加了寄生效應(yīng)。因此，與有引腳封裝相比，DFN解決方案展示了更好的信號完整性，特別是在插入損耗(IL)和差模共模轉(zhuǎn)換(MC)方面。

無引腳PESD2CANFD24V-T和PESD2CANFD24V-QB的S參數(shù)比較。

審核編輯：郭婷