数十年来,以太网广泛应用于工业和计算网络,但如今,越来越多地部署到汽车应用,取代了控制器局域网络(CAN)等传统网络。汽车以太网提供拓扑灵活性、高带宽和稳定的通信,能够满足原始设备制造商(OEM)从域向区域网络架构过渡期间的车内数据通信需求。
在现代汽车中,数百米长的电缆连接着多个管理各种功能的电子控制单元(ECU)。电缆通常捆绑在一起形成线束,这就大大增加了出现 EMI 相关问题的可能性。在最坏的情况下,UTP 电缆中的 EMI 电压振幅可高达 100 V,因此以太网网络必须足够稳定,能够承受这些峰值。开放技术联盟为汽车以太网网络中的每个节点指定保护电路。这包括一个共模扼流圈(CMC),用于过滤可能耦合到电缆上的不必要的共模噪声,同时还有助于防止潜在的 ESD 破坏性影响。
ESD 保护器件的关键要求是在低于 100 V 的电压下不应激活,同时为 24 V 工作电压提供至少 15kV 的 ESD 保护(至少耐受1000次放电)。开放技术联盟还建议 OEM 执行一系列附加测试,虽然这些测试对于 100BASE-T1 和 1000BASE-T1 大体相似,但它们的通过标准不同。其中两项测试旨在测量 ESD 保护器件对信号完整性(SI)的影响,并测量插入损耗(IL)、回波损耗(RL)和共模抑制比(CMMR)。ESD 放电电流测试可量化 ESD 事件期间流入 PHY 的电流,而射频钳位测试则旨在确保节点具有高达 100 V 的电磁兼容性。
在实际的汽车以太网部署中,ESD 保护的位置和布局至关重要,该位置应位于连接器处,以确保 ESD 脉冲在连接器处直接被钳位接地,从而为包括 CMC 和 PHY 在内的所有网络电路提供最大保护。
Nexperia(安世半导体)为汽车以太网网络提供多种 ESD 保护器件。PESD2ETH 系列器件完全符合开放技术联盟 100BASE-T1 标准,采用小型 SOT23 表面贴装塑料封装,旨在保护两条车载网络总线线路免受 ESD 和其他瞬态事件的损坏。PESD2ETH1G 器件符合开放技术联盟 IEEE 100BASE-T1 和 1000BASE-T1 标准,采用小型 DFN1006BD-2 (SOD882BD)表面贴装塑料封装。
Nexperia 还供给了符合开放技术联盟 10BASE-T1S 标准的高稳健性器件。它们的触发电压(Vt)超过 100 V,器件电容较低(< 0.5 pF),因此数据传输流畅,信号完整性出色。对于双线封装,它们的电容匹配规范为 2%(最大值)。