人們對駕駛旅行和人車交互的預期發生了顯著變化。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,也增加了對高速數據傳輸和帶寬的需求,旨在實現高級駕駛員輔助系統。所有這些線束必須受到保護,防止受到ESD尖峰和電涌損壞。
傳統的集線器和車載網絡經歷了一場重大革新。經典的平坦架構線束正在轉變為領域和區域架構,以汽車以太網作為骨干網(請參見“SEED提供符合開放技術聯盟標準的ESD保護”)。但是,外設總線仍然需要傳輸更多數據,因而新版本的現有協議被應用到車載網絡中。CAN總線與車載網絡密不可分,但在CAN-FD(靈活數據)發布之前,CAN僅能達到1 MB/s的數據傳輸速率,而CAN-FD的數據傳輸速率則達到12 MB/s,提供未來ADAS應用必需的關鍵優勢。
車載網絡的區域架構
2 Mbit/s是典型的數據傳輸速率限制,適用于不需要更高數據速率的許多應用。CAN FD使用的差分信號電平與高速CAN相同。通過縮短發送消息中的顯性和隱性狀態,可以提高數據速率。此技術增加了對物理層的要求,隨著系統在EMC和ESD方面變得更加敏感,它需要更多的分立式ESD保護器件,將系統ESD穩健性提高到可靠的水平。
除了達到汽車OEM的要求之外,ESD保護器件還必須符合IEC61000-4-2或ISO10605等針對汽車的行業標準。對于CAN (FD)總線,ESD保護器件必須能夠耐受電池短路和跳線,符合ISO16750-2標準(26 V)或內部規范(28 V)。CAN收發器也必須符合IEC62228-3標準(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,因為數據速率更高,信號完整性更高,另外還有電容匹配。因此,Nexperia對IVN產品系列進行了改進,開發了專門針對CAN-FD要求量身定制的新一代產品。新的PESD2CANFDx系列提供不同的電壓、電容和封裝配置,達到AEC-Q101標準的2倍。
無引腳的優勢
與經典SOT封裝相比,采用DFN封裝的無引腳CAN-FD的優勢不僅只是節省大量PCB空間,還在于改進信號完整性,這一點對于SSD保護至關重要。對于信號完整性而言,布線是一個關鍵點。雖然寄生電容會降低信號質量,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。根據符合信號完整性設計的最佳實踐得到的最重要的結論是:避免開關層,避免使用短截線。
S參數是衡量信號完整性的常見方式。所示參數為差分插入損耗(S21dd)、回波損耗(S11dd)和差模共模轉換(S21dc)。以下測量是使用VNA進行的,系統已對探頭尖進行了校準,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。可以看到,封裝為空時非常相似的性能,在安裝了器件之后開始出現偏差。此處的SOT23封裝的引腳為短截線,封裝內部的結構更大,從而增加了寄生效應。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)和差模共模轉換(MC)方面。
無引腳PESD2CANFD24V-T和PESD2CANFD24V-QB的S參數比較。
審核編輯:郭婷
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