【成功案例】基于汽车级TVS二极管TP6KE的汽车CAN总线的反击穿保护系统设计

时间： 2018-05-16 来源：世强

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TVS二极管,汽车级TVS二极管,ISO16750-2浪涌测试TVS二极管,TP6KE

在汽车电子控制系统中，所有的车载数据均通过CAN总线与ECU进行交互。因此对CAN总线进行保护是在设计CAN通讯系统的重中之重，其中最为重要的就是反击穿保护。笔者从器件选型、电路设计、系统测试三方面谈一谈使用心得。

器件选型

笔者在方案设计时，就CAN总线模块的TVS二极管提出了如下的硬件设计要求：

• 因为商用车中的汽车电源大部分为12V，所以要求TVS二极管具有12V-14V的反击穿电压

• 为了确保低功耗的需求，要求TVS二极管的漏电流在10uA以下

• 符合汽车级标准

• 因为汽车电路板尺寸较小，所以需要TVS二极管的封装尺寸较小，易于焊接

综合选型需求，笔者使用使用LITTELFUSE公司的TP6KE型号TVS二极管做反击穿保护具有如下特点：

• 峰值功率600W，可以防止功率击穿

• 截止电压最大为15.8V，满足防击穿电压需求。

• 工作温度-55～+170℃，满足汽车级需求

• 漏电流为1uA，具有极低的功率消耗。

• 电感值较小

• EIA STD RS-296小封装，可以减少二极管占板面积

• 高可靠性，满足AEC Q101汽车标准

电路设计

由于CAN总线是双线结构，所以很有可能在两条线上产生浪涌并导致CAN收发器故障，所以需要进行保护电路设计。基本思路是利用电容做滤波处理，配合TPS二极管防止双向击穿。图1是笔者在设计中的实际应用保护电路。

图1 基于TP6KE二极管的CAN通信硬件电路

TP6KE可以保护共模的两条CAN总线不受浪涌影响，同时可以保护CAN总线而不削减CAN信号，当瞬时电压超过电路正常工作电压后，TP6KE便发生雪崩，提供给瞬时电流一个超低电阻通路，瞬时电流通过二极管被引入GND，可以避开CAN通讯芯片，并且在电压恢复正常值之前使被保护回路一直保持12.8V的截止电压。当瞬时脉冲结束以后，TVS二极管自动回复高阻状态，整个回路进入正常电压。

笔者在设计之初，电容选用20pf，但存在部分谐波会影响电路的稳定性。经过多次尝试，为大家推荐27pf作为参考值。

TP6KE的汽车级ISO16750-2浪涌测试：

浪涌测试是二极管保护性能的重要测试内容。在一定时间内连续产生多个浪涌脉冲，利用示波器查看二极管的电压特性变化，此测试可以表征二极管的防击穿特性。

根据汽车级ISO16750-2测试要求，使用模拟负载产生瞬态突变，在10分钟内连续产生10个浪涌脉冲，进行甩负荷5a脉冲测试验证。测试结果如图2所示：

图2 ISO16750-2测试条件下的波形图

图2是浪涌测试实际测试图，在线路存在浪涌脉冲时，TP6KE可以在296ms内抑制浪涌脉冲，使电路回恢复到正常工作状态，瞬时抑制浪涌能力极强。

总结

汽车CAN通信模块是非常重要的组成部分，它是汽车通信系统的核心组件。因此对其进行充分的保护是及其重要的，本文推荐使用的TP6KE满足汽车级的使用要求，抑制瞬时浪涌速度快，漏电流极小，可以充分满足设计需求。

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wch7475 Lv8. 研究员 2019-04-13

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舟启航 Lv6. 高级专家 2018-12-26

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用户17776108 Lv5. 技术专家 2018-12-20

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2018年5月7日 - LITTELFUSE - 产品变更通知及停产信息代理服务技术支持批量订货

Littelfuse力特TVS二极管/TVS二极管阵列，提供kA级高电流保护

Littelfuse力特TVS二极管增量浪涌电阻较低，提供单双向极性，反向断态电压和峰值额定功率范围宽，提供高电流保护。Littelfuse力特TVS二极管阵列提供广泛的工业标准分离或多通道贴片包装，这些特性组合起来，使其寄生电容减小到0.4pF，而ESD性能高达±30kV。世强是Littelfuse力特代理商，可供应Littelfuse力特TVS二极管/TVS阵列，价格优惠，库存丰富。

2018-10-01 - 原厂动态代理服务技术支持批量订货

SZ5KASMC系列汽车级表面贴装5000 W DO-214AB TVS二极管规格书

描述- 该资料介绍了Littelfuse公司生产的SZ5KASMC系列汽车级TVS二极管。该系列二极管用于保护电压敏感组件免受高电压、高能量瞬变的损害，具有优秀的钳位能力、高浪涌能力、低齐纳阻抗和快速响应时间。产品采用成本效益高、可靠性高的DO-214AB封装，适用于汽车电子应用。

型号- SZ5KASMC18CAT3G,SZ5KASMC,SZ5KASMC28AT3G,SZ5KASMC18AT3G,SZ5KASMC13CAT3G,SZ5KASMC17CAT3G,SZ5KASMC10AT3G,SZ5KASMC45AT3G,SZ5KASMC36CAT3G,SZ5KASMC36AT3G,SZ5KASMC17AT3G,SZ5KASMC SERIES,SZ5KASMC33AT3G,SZ5KASMC20AT3G,SZ5KASMC8.5AT3G,SZ5KASMC16AT3G,SZ5KASMC26CAT3G,SZ5KASMC12CAT3G,SZ5KASMC20CAT3G,SZ5KASMC7.0AT3G,SZ5KASMC15CAT3G,SZ5KASMC5.0AT3G,SZ5KASMC14AT3G,SZ5KASMCXXCAT3G,SZ5KASMC15AT3G,SZ5KASMC7.5AT3G,SZ5KASMC24CAT3G,SZ5KASMC22AT3G,SZ5KASMC8.0AT3G,SZ5KASMC10CAT3G,SZ5KASMC24AT3G,SZ5KASMC48AT3G,SZ5KASMC16CAT3G,SZ5KASMC6.5AT3G,SZ5KASMC40AT3G,SZ5KASMC28CAT3G,SZ5KASMCXXAT3G,SZ5KASMC12AT3G,SZ5KASMC22CAT3G,SZ5KASMC33CAT3G,SZ5KASMC6.0AT3G,SZ5KASMC30CAT3G,SZ5KASMC14CAT3G,SZ5KASMC11AT3G,SZ5KASMC26AT3G,SZ5KASMC11CAT3G,SZ5KASMC9.0AT3G,SZ5KASMC43AT3G,SZ5KASMC13AT3G,SZ5KASMC30AT3G

09/27/24 - LITTELFUSE - 数据手册代理服务技术支持批量订货

Littelfuse的TVS二极管5.0SMDJ90CA峰值功率测试条件10/1000us是代表什么意思？

Littelfuse的TVS二极管5.0SMDJ90CA峰值功率测试条件10/1000us是代表测试波形上升时间10us,从峰值下降时间为1000us。

2019-05-21 - 技术问答代理服务技术支持批量订货

Littelfuse（力特） SLD TVS二极管数据手册

描述- 该资料介绍了SLD系列TVS二极管（瞬态电压抑制器）的技术规格和应用。这些二极管采用轴向引线封装，适用于提供精确的过压保护，用于敏感电子产品。资料涵盖了最大额定值、热特性、电气特性、功能图、应用范围以及包装选项。

型号- SLD16U-017,SLD18-018,SLD43-018,SLD26-018,SLD,SLD33U-017,SLDXXU-017X,SLD17-018,SLD17U-017,SLD24U-017,SLD40U-017,SLD51-018,SLD10U-017,SLDXXXXX,SLD60-018,SLD16-018,SLD33-018,SLD43U-017,SLD51U-017,SLD54U-017,SLD20-018,SLD14U-017,SLD11U-017,SLD58-018,SLD28-018,SLD15-018,SLD14-018,SLDXXXX-B,SLD45-018,SLD30-018,SLD13-018,SLD36U-017,SLD22-018,SLD22U-017,SLD48-018,SLD30U-017,SLD12-018,SLD60U-017,SLD28U-017,SLD13U-017,SLD58U-017,SLD24-018,SLD11-018,SLD12U-017,SLD20U-017,SLD54-018,SLD48U-017,SLD40-018,SLD18U-017,SLD15U-017,SLD45U-017,SLD10-018,SLD36-018,SLD26U-017

2016年09月10日 - LITTELFUSE - 数据手册 - Revised: 09/10/16 代理服务技术支持批量订货

TP1.5KE系列轴向引线式–1500W TVS二极管规格书

描述- 本资料介绍了Littelfuse公司的TP1.5KE系列轴向引脚TVS二极管。该系列产品专为保护敏感电子设备免受雷电和其他瞬态电压事件的影响而设计，具有高可靠性和汽车级AEC-Q101 rev D认证。

型号- TP1.5KE13CA,TP1.5KE36CA,TP1.5KE,TP1.5KE18A,TP1.5KE16A,TP1.5KE12CA,TP1.5KE33CA,TP1.5KE30CA,TP1.5KE20A,TP1.5KE30A,TP1.5KE24A,TP1.5KE36A,TP1.5KE18CA,TP1.5KE39CA,TP1.5KE22A,TP1.5KE15CA,TP1.5KE12A,TP1.5KE16CA,TP1.5KE SERIES,TP1.5KE39A,TP1.5KE24CA,TP1.5KE47CA,TP1.5KE15A,TP1.5KE22CA,TP1.5KEXXXXX,TP1.5KE27A,TP1.5KE20CA,TP1.5KE43CA,TP1.5KE43A,TP1.5KE13A,TP1.5KE47A,TP1.5KE33A,TP1.5KE27CA

12/06/23 - LITTELFUSE - 数据手册代理服务技术支持批量订货

选定的TVS二极管零件过时

描述- Littelfuse公司宣布其1N56和1N60 TVS二极管金属轴向产品线以及BZY91和BZY93齐纳二极管柱状产品线将停产。受影响的全部产品系列及具体型号详见附件，公司将于2004年9月1日停止接受停产产品的最后一批订单，所有订单不可取消和退货。

型号- BZY93C56R,BZY93C20N,BZY93C68R,BZY93C20R,BZY91C15R,BZY91C39R,BZY91C8V2-C75,BZY91C27R,BZY91C15N,BZY93C56N,BZY93C68N,1N5639A,1N6040A,BZY91,1N6064A,BZY93,1N6052A,BZY93C33R,BZY93C33N,BZY91C39N,1N5638A,BZY91C27N,1N6051A,BZY91C9V1N,1N6063A,BZY91C9V1R,BZY93C10R,BZY93C22R,1N5660A,BZY91C13R,BZY93C10N,BZY91C13N,BZY93C22N,1N6066A,1N6054A,1N5629A,1N6042A,1N5629-65A,1N6037,BZY93C9V1R,1N6036,1N6039,1N6038,BZY93C9V1N,BZY93C11R,1N5629,BZY91C24R,BZY93C47N,BZY91C12R,BZY91C36R,BZY91C24N,BZY93C47R,BZY93C11N,BZY91C12N,BZY91C36N,1N6065A,1N6040,1N6042,1N6041,1N6044,1N6053A,BZY91C8V2N,1N6041A,1N6043,1N6046,1N6045,1N5630,1N6048,BZY91C8V2R,1N6047,1N5632,1N5631,1N6049,1N5634,1N5633,1N5636,1N5635,BZY93C12R,1N5638,1N5637,BZY93C24R,1N5639,BZY91C11R,1N5650A,BZY93C36N,1N5662A,BZY91C11N,BZY91C47R,BZY93C36R,BZY93C12N,BZY93C24N,BZY91C47N,1N6044A,1N6051,1N6068A,1N6050,1N6056A,1N6053,1N6052,1N6055,1N6054,1N6057,1N6056,1N5641,1N6059,1N5640,1N6058,1N5643,1N5642,1N5645,1N5644,1N5647,1N5646,1N5649,BZY93C13R,1N5648,BZY91C22R,BZY91C10R,1N5661A,BZY91C22N,BZY91C10N,BZY93C13N,1N6055A,1N6060,1N6043A,1N6062,1N6061,1N6067A,1N6064,1N6063,1N6066,1N6065,1N5650,1N6068,1N6067,1N5652,1N5651,1N6069,BZY93C8V2-C75,1N5654,1N5653,1N5656,1N5655,1N5658,1N5657,1N5659,BZY91C33R,1N5640A,1N5652A,BZY91C33N,1N5664A,1N6071,1N6070,1N6046A,1N6072,1N5661,1N5660,1N5663,1N5662,1N5665,1N6058A,1N5664,BZY91C20R,BZY91C20N,1N5651A,BZY93C15N,BZY91C56R,BZY91C68R,1N5663A,BZY93C27N,BZY93C39N,BZY93C15R,BZY91C56N,BZY91C68N,BZY93C27R,BZY93C39R,1N6057A,1N6045A,1N6069A,BZY91C43R,1N5630A,BZY93C16N,1N5642A,BZY91C43N,1N5654A,BZY93C16R,1N6048A,1N6036A,BZY91C30R,BZY91C30N,1N5641A,1N5653A,1N5665A,BZY93C18N,1N6059A,1N6047A,BZY93C62N,BZY93C62R,BZY93C18R,1N5632A,1N6070A,1N5644A,1N5656A,1N6038A,BZY93C51N,BZY93C51R,BZY93C75R,1N5631A,1N5643A,1N5655A,BZY91C20R-007,1N6036-72A,1N6037A,1N6049A,BZY91C51R,BZY91C75R,BZY91C51N,1N56,BZY91C75N,1N6060A,1N5634A,1N5646A,1N5658A,1N5659A,BZY93C120R,1N6072A,BZY93C8V2R,BZY93C34.5C-004,BZY93C8V2N,1N60,BZY91C62R,BZY91C62N,1N6071A,1N5633A,1N5645A,1N5657A,BZY91C18R,1N6039A,BZY93C30N,BZY93C30R,1N5636A,1N5637A,1N5649A,BZY91C18N,1N6062A,1N6050A,BZY93C43R,1N5642A-B,BZY93C43N,BZY91C16R,1N5635A,1N5647A,1N5648A,1N6061A

June 1st, 2004 - LITTELFUSE - 产品变更通知及停产信息代理服务技术支持批量订货查看更多版本

SZ5KASMC系列汽车级表面贴装5000 W，采用DO-214AB封装

描述- 该资料介绍了Littelfuse公司生产的SZ5KASMC系列汽车级表面贴装TVS二极管。这些二极管旨在保护电压敏感组件免受高电压、高能量瞬变的损害，具有优异的钳位能力、高浪涌能力和快速响应时间。它们采用DO-214AB封装，适用于汽车电子应用。

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08/23/23 - LITTELFUSE - 数据手册代理服务技术支持批量订货

AQ36CANA-02HTG系列汽车级TVS二极管阵列36V、23pF、8A，采用SOT23-3L封装，用于CAN总线保护

描述- 该资料介绍了AQ36CANA-02HTG系列汽车级TVS二极管阵列，用于CAN总线保护。这些二极管采用专有的硅雪崩技术提供高静电放电（ESD）保护水平，可安全吸收重复的±30 kV接触和空气放电冲击，同时符合多个IEC标准，适用于汽车电子设备。

型号- AQ36CANA-02HTG,AQ36CANA-02HTG SERIES

2022/10/27 - LITTELFUSE - 数据手册代理服务技术支持批量订货

【产品】符合AEC-Q101汽车级TVS二极管TPSMB系列，为汽车电子保驾护航

Littelfuse针对敏感的汽车电子元件在负载突降和其它瞬态电压事件引发瞬态电压推出了TPSMB系列TVS二极管。该系列紧凑的DO-214AA封装和600W额定功率使其成为高可靠性、汽车和便携式设备应用出色的次级保护解决方案

2016-12-16 - 新产品代理服务技术支持批量订货

TVS二极管阵列AQ12CANA-02HTG AQ15CANA-02HTG NPI汇总

描述- 该资料介绍了两款汽车级TVS二极管阵列产品，AQ12CANA-02HTG和AQ15CANA-02HTG。这些二极管利用专有的硅雪崩技术提供高静电放电（ESD）保护，可安全吸收重复的±30kV ESD冲击，同时符合多个IEC标准，适用于汽车电子设备。

型号- AQ15CANA-02HTG SERIES,AQ12CANA-02HTG SERIES,AQ12CANA-02HTG,AQ15CANA-02HTG

2022/12/5 - LITTELFUSE - 数据手册代理服务技术支持批量订货

TP5.0SMDJ系列表面贴装-5000W TVS二极管规格书

描述- 本资料为Littelfuse公司TP5.0SMDJ系列TVS二极管的规格说明书。该系列产品专为保护敏感电子设备免受雷电和其他瞬态电压事件的影响而设计，具有高可靠性和汽车级AEC-Q101认证。

型号- TP5.0SMDJ45A,TP5.0SMDJ54CA,TP5.0SMDJ43A,TP5.0SMDJ78CA,TP5.0SMDJ58CA,TP5.0SMDJ170A,TP5.0SMDJ150A,TP5.0SMDJ160A,TP5.0SMDJ90CA,TP5.0SMDJ70CA,TP5.0SMDJ85A,TP5.0SMDJ110CA,TP5.0SMDJXXXCA,TP5.0SMDJ51CA,TP5.0SMDJ75A,TP5.0SMDJ75CA,TP5.0SMDJ51A,TP5.0SMDJ160CA,TP5.0SMDJ140CA,TP5.0SMDJ130A,TP5.0SMDJ140A,TP5.0SMDJ110A,TP5.0SMDJ120A,TP5.0SMDJ150CA T5PHM T5BHM,TP5.0SMDJ,TP5.0SMDJ100A,TP5.0SMDJ SERIES,TP5.0SMDJ43CA,TP5.0SMDJ78A,TP5.0SMDJ45CA,TP5.0SMDJ54A,TP5.0SMDJ48CA,TP5.0SMDJ58A,TP5.0SMDJ48A,TP5.0SMDJ70A,TP5.0SMDJ60A,TP5.0SMDJ90A,TP5.0SMDJ100CA,TP5.0SMDJ60CA,TP5.0SMDJ170CA,TP5.0SMDJ40CA,TP5.0SMDJ64A,TP5.0SMDJ120CA,TP5.0SMDJ64CA,TP5.0SMDJ40A,TP5.0SMDJ85CA,TP5.0SMDJ130CA,TP5.0SMDJXXXXX

05/22/23 - LITTELFUSE - 数据手册代理服务技术支持批量订货查看更多版本