【元件】 应能微新品TVS二极管AU2425P5LV,电容仅18pF,适用于控制器局域网CAN-Bus/CAN FD

2023-08-09 应能微电子公众号
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控制器局域网(Controller Area Network)CAN总线自19世纪B0年代诞生以来。在汽车、工业控制等行业得到了广泛使用。但随着汽车电子、工业自动化的蓬勃发展,总线上的设备数量、数据量都大大增加。而传统的CAN只能支持最高1Mbit/s传输速率,这就给CAN通信带来的极大的挑战。为满足更高的带宽及数据吞吐量,CAN FD应运而生。

 

半导体行业正在生产集成电路(IC)的无引线封装,以便为大量电子元件腾出空间,并满足现代汽车对安全性和可靠性的要求。汽车行业遇到的一个大难题是在后封装组装过程中,印刷电路板(PCB)上的焊点缺乏可见性。连接位于封装下方,从顶部和侧面均不可见。因此,无法确定IC是否与PCB充分焊牢。原始设计制造商(ODM)一直在使用X射线机来检测不可靠的焊点,但这样既昂贵又耗时。此外,这种方法也无法用于多层板或具有复杂布局和布线流程的电路板。每块车辆PCB都必须经过严格的自动视觉检查(AVI)后组装,以符合安全和可靠性标准,其目标是确保每个电气接头都充分焊接并且连接可靠。可焊性侧面封装(Wettable Flank)示意图见图1。

 

为了解决汽车行业接口的防静电或浪涌电压的可靠保护,需要选择一款带可焊性侧面封装(Wettable Flank)的防静电TVS,同时需要具备足够的防静电或防浪涌的能力,来保护汽车电子系统的正常工作。


CAN-Bus和CAN FD接口的对比

a、更高的传输速率

CAN FD的数据段可以以更高的速率传输,如5Mbit/s。为了保证总线的健壮可靠,仲裁段(ID和ACK)保持不变,采用标准的CAN速率传输(最高1Mbit/s)。实测波形对比如图2、图3。


b、更多的数据字节

传统的CAN一帧最多只能传输8个字节的数据,而CAN FD一帧最多可传输64个字节,可以有效地避免数据拆分传输的情况。实测波形对比如图4、图5。


C、CAN FD的隔离

CAN FD与传统的CAN在实际的应用中并没有太大的差异,线缆的选型、拓扑的选择、总线的布设等均大同小异。在一些干扰较严重的场合,隔离依然必不可少。隔离可以避免潜在的高压危险、消除地电势差及地环路,从而大大提高通信的可靠性。

 

CAN-Bus和CAN FD典型网络连接

CAN-Bus和CAN FD典型网络连接如图6所示,每个网络最多可接入110个单路CTM隔离CAN收发模块,模块支持最低波特率为40Kbps(通信距离小于1Km),最高波特率为1Mbps(通信距离小于40m)。如果需要接入更多节点或更长通讯距离时,可通过CAN中继器等设备扩展。CAN接口满足IS011898-2标准。

 

CAN FD最高通信速率可达到5Mbps。另外,若要求CAN-bus网络具有更好的抗干扰能力,可使用双层屏蔽双绞线,每个节点的CANG连接至网络的内屏蔽层,外屏蔽层再单点连接至大地。


控制器局域网络(CAN-Bus)具有如下特性:

●CAN的通信速率为40Kbps(通信距离小于1Km),1Mbps(通信距离小于40m),节点数为110个,传输介质为双绞线、同轴电缆或光纤。

●CAN采用点对点、一点对多点及全局广播3种方式发送和接收数据。

●CAN可实现全分布式多机系统且无主、从机之分,每个节点均可主动发送报文,用此特点可方便地构成多机备份系统。

 

CAN能够使用多种物理介质,例如双绞线、同轴电缆或光纤等,最常用的就是双绞线。信号使用差分电压传送,两条信号线被称为"CANH"和"CANL",CAN2.0 A/B标准规定CAN总线上的电平如下:

●总线空闲:CANH和CANL上的电压为2.5V

●传输数据:显性电平(逻辑0):CAN_H 3.5V,CAN_L 1.5V

●隐性电平(逻辑1):CAN_H 2.5V,CAN_L 2.5V

汽车内部所具有的控制器、执行器、监测仪器、传感器的数量很多,按模拟系统的接线方式,一个传统车辆的典型连线束展开后,其长度约为1600多米,有将近300个接头,这些控制需检测及交换大量数据,因而引入CAN通信技术,组成汽车内部网络,以适应控制与数据通信的需要。

 

汽车CAN-Bus和CAN FD ESD/EOS解决方案

现在来看看APM应能微带可焊性侧面的静电放电(ESD)保护TVS二极管产品,它们适用于各类汽车的ESD/EOS接口保护应用。

 

应能微电子介绍的一款产品AU2425P5LV,是用于控制器局域网CAN-Bus或CAN FD的ESD/EOS保护的TVS二极管。汽车应用中有多种总线接口,CAN-Bus和CAN FD总线允许微控制器和其他控制单元相互通信。

 

AU2425P5LV是采用DFN(2.5x1.0x0.55mm)封装的24V TVS二极管,采用先进的可焊性侧面技术(Wettable Flank),可在ESD和电气过载(EOS)事件期间保护CAN总线。根据IEC 610004-2标准规范,AU2425P5LV可在±30kV(空气)和±30kV(接触)的条件下提供4条线路的ESD事件瞬态保护。它具有18pF(最大值)的极低电容,每条线路的额定最大EOS电流为5A(tp=8/20μs)。

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