壓敏電阻功能及在汽車(chē)以太網(wǎng)應(yīng)用中的適用性

 在保護(hù)電氣設(shè)備免受高壓瞬變的影響時(shí)，金屬氧化物壓敏電阻 (MOV) 是很受歡迎的選擇之一。汽車(chē)單對(duì)以太網(wǎng)滿足高數(shù)據(jù)傳輸需求，同時(shí)仍符合穩(wěn)健的 EMI 和 EMC 要求。本文主要講解壓敏電阻功能及在汽車(chē)以太網(wǎng)應(yīng)用中的適用性。

現(xiàn)代汽車(chē)（尤其是電動(dòng)汽車(chē)和自動(dòng)駕駛汽車(chē)）中無(wú)處不在的高性能傳感器系統(tǒng)給開(kāi)發(fā)提供高帶寬、低延遲和低成本的汽車(chē)局域網(wǎng) (LAN) 解決方案帶來(lái)了巨大壓力。傳統(tǒng)的線束已經(jīng)變得過(guò)于沉重和復(fù)雜，無(wú)法支持這些數(shù)據(jù)和電源需求。

迄今為止，有線以太網(wǎng)已在這一探索中占據(jù)中心位置，制造商為符合新 IEEE 802.3 標(biāo)準(zhǔn)的單雙絞線數(shù)據(jù)傳輸提供物理層 (PHY) 設(shè)備。特別是，考慮到備用攝像機(jī)、自動(dòng)駕駛攝像機(jī)和 LIDAR/RADAR 物體檢測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)需求，802.3cg 標(biāo)準(zhǔn)已變得司空見(jiàn)慣，使用單對(duì)雙絞線在 25 m 距離上提供 10 Mbps。除了數(shù)據(jù)傳輸之外，同一條雙絞線還能夠使用以太網(wǎng)供電 (PoE) 技術(shù)為傳感器子系統(tǒng)供電。重要的是，汽車(chē)單對(duì)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了這一點(diǎn)，同時(shí)仍遵守穩(wěn)健的 EMI 和 EMC 要求。

壓敏電阻的重要性

在保護(hù)電氣設(shè)備免受高壓瞬變的影響時(shí)，金屬氧化物壓敏貼片電阻 (MOV) 是很受歡迎的選擇之一。這些器件在高壓下表現(xiàn)出電阻降低，有效地吸收電壓尖峰并將能量以熱量的形式耗散。典型的壓敏電阻由它們的*大電壓、它們可以耗散的能量、它們的電容和它們的響應(yīng)時(shí)間來(lái)指定。在保護(hù)高速數(shù)據(jù)線上的集成電路（例如汽車(chē)以太網(wǎng) PHY）時(shí)，電容成為關(guān)鍵的參數(shù)，因?yàn)樗梢灾苯佑绊憯?shù)據(jù)波形。不幸的是，低電容通常意味著小的物理尺寸，進(jìn)而意味著低電壓和能量額定值。在小尺寸中實(shí)現(xiàn)足夠的 ESD 和 EMI 保護(hù)是當(dāng)今制造商面臨的主要挑戰(zhàn)。

AVX壓敏電阻

AVX 于 1988 年開(kāi)始運(yùn)送精選的多層壓敏電阻 (MLV)，并于 2001 年進(jìn)入汽車(chē)供應(yīng)鏈。 AVX 采用基于氧化鉍 (Bi2O3) 的結(jié)構(gòu)，具有高可靠性，并實(shí)現(xiàn)了百萬(wàn)分之零缺陷部件的質(zhì)量記錄自 2008 年以來(lái)。此外，這些設(shè)備符合嚴(yán)格的汽車(chē)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（例如 AEC-Q200），因此是保護(hù)汽車(chē)以太網(wǎng)電路的理想選擇。

根據(jù)對(duì)尺寸、電容和能量保護(hù)的具體要求，有幾個(gè)不同系列的 MLV 設(shè)備可供選擇。圖 2 顯示了三種流行的 AVX 產(chǎn)品線。

AVX 還提供稱(chēng)為“Antenna PowerGuard”的 MLV 特定陣容，它提供超低電容和嚴(yán)格的容差，適用于 RF 電路、傳感器和高速數(shù)據(jù)線。這是通過(guò)它們的級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)（如圖 3 所示）實(shí)現(xiàn)的，該結(jié)構(gòu)保持了 ESD 電阻，同時(shí)降低了總電容。這些設(shè)備是保護(hù)汽車(chē)應(yīng)用中單對(duì)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)線的理想選擇。

競(jìng)爭(zhēng)比較

為了展示天線 PowerGuard 壓敏電阻在汽車(chē)以太網(wǎng)應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)，在具有類(lèi)似電氣規(guī)格的競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品旁邊測(cè)試了 AVX 設(shè)備 (VCAS04AP181R5KATWA)。兩種器件的 IV 曲線如圖 4 所示，從中可以看出 AVX 器件在整個(gè)測(cè)試范圍內(nèi)提供了出色的鉗位電壓。同樣，在 100 ns 電壓脈沖和 200 ps 上升時(shí)間的瞬態(tài)測(cè)試中，AVX 器件始終以較低的鉗位電壓優(yōu)于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。

使用 10X1000us 脈沖的瞬態(tài)能量測(cè)試顯示了 AVX OPEN 聯(lián)盟壓敏電阻抑制高能量脈沖的能力。AVX 設(shè)計(jì)為電路提供比競(jìng)爭(zhēng)性壓敏電阻器件更高的保護(hù)。

 AVX 壓敏電阻在施加更高電流的情況下抑制瞬變的能力，AVX 為 0.15A，競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手為 0.1A，而不會(huì)出現(xiàn)故障。圖 7 顯示了 AVX 和競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手部件之間較低的鉗位電壓和較高的瞬態(tài)能量抑制。AVX 設(shè)備提供改進(jìn)的保護(hù)，因?yàn)樗軌虺惺芨叩哪芰浚瑫r(shí)更好地抑制電路中的瞬態(tài)脈沖。

AVX 設(shè)備提供更高的能量容量和更低的鉗位電壓，以實(shí)現(xiàn)更好的瞬態(tài)抑制和電路保護(hù)

PowerGuard 壓敏電阻解決方案

汽車(chē)以太網(wǎng)已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)非常高性能的系統(tǒng)，不僅受到低成本和高可靠性的傳統(tǒng)目標(biāo)的嚴(yán)格限制，而且還受到包括 ESD 和 EMI 在內(nèi)的環(huán)境彈性監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)的限制。實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)需要廣泛的技術(shù)和支持組件，包括壓敏電阻，熱敏電阻。

AVX 提供多種壓敏電阻來(lái)支持這些設(shè)計(jì)和 OPEN Alliance 1000BASE-T1 應(yīng)用。特別是，AVX 的 Antenna PowerGuard 壓敏電阻非常適合受保護(hù)的汽車(chē)以太網(wǎng)電路，并且如各種測(cè)試所示，在每個(gè)類(lèi)別中都優(yōu)于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。