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@@。本文首先讨论各种汽车@@以太网@@@@标准@@@@@@，然后再考虑它们必须符合的@@严格静电保护@@@@(ESD)和@@电磁兼容性@@(EMC)标准@@。最后介绍@@ Nexperia（安世半导体@@）的@@一系列@@188足彩外围@@app ，汽车@@ OEM 可利用这些@@188足彩外围@@app 确保车辆网@@络在发生@@ ESD 事件时@@得到全面保护@@@@。
汽车@@以太网@@@@标准@@@@
2016 年@@，开放技术@@联盟@@（One Pair Ethernet Network，OPEN）委员会开发了@@ 100BASE-T1 和@@ 1000BASE-T1 汽车@@以太网@@@@（随后由@@ IEEE 标准@@化@@），主要满足汽车@@应用与电磁干扰@@(EMI)和@@兼容性@@(EMC)相关的@@特定要求@@。2020 年@@开发的@@@@ 10BASE-T1S 可实现短距离多点网@@络拓扑@@，这一特性使其非常适合支持车辆区域架构@@。目前正在开发汽车@@以太网@@@@的@@千兆级版本@@(MGBASE-T1)。表@@1列出了每种标准@@的@@规格@@。
表@@1：汽车@@以太网@@@@标准@@@@
保护@@汽车@@以太网@@@@网@@络@@
与计算设施中部署的@@以太网@@版本不同@@，100BASE-T1 和@@ 1000BASE-T1 汽车@@以太网@@@@标准@@@@使用单一非屏蔽双绞线@@(UTP)连接物理层接口@@(PHY)，如图@@@@1所示@@。UTP 电缆体积更小@@、重量更轻@@、成本更低且易于使用@@，这些都是汽车@@@@ OEM 的@@关键要求@@，但其结构却给@@ EMI 防护带来@@了额外的@@挑战@@。
图@@1：汽车@@以太网@@@@使用单一非屏蔽双绞线@@
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@@每个节点指定的@@保护@@电路如图@@@@@@ 2 所示@@。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@@。
图@@2：开放技术@@联盟@@指定的@@汽车@@以太网@@@@保护@@电路@@
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@@。如图@@@@3中的@@场扫描图@@所示@@@@，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@@@@。
图@@3 ESD 事件的@@影响@@取决于@@ ESD 电路的@@布局@@
在脉冲条件下@@，CMC 可减少对@@ PHY 的@@ ESD 应力@@。当瞬态脉冲击中@@ CMC 时@@，它会阻断电流一段时@@间@@，时@@间长短取决于脉冲的@@电压电平@@，电压越高@@，阻断阶段越短@@。阻断阶段之后是饱和@@阶段@@，在这个阶段@@，CMC 的@@行为就像电感进入饱和@@状态@@。一旦达到饱和@@@@，它就开始传导电流@@，CMC 两端的@@电压开始下降@@。ESD 器件的@@封装@@布线应始终保持平直@@，避免出现任何接点或@@弯曲@@，差分信号的@@布线应穿过@@ ESD 器件的@@焊盘@@。出于信号完整性的@@考虑@@，应避免出现接点@@，差分线路的@@阻抗应为@@ 100 Ω。为此@@，必须将线路分开@@。图@@4显示了@@ Nexperia 针对不同封装@@类型推荐的@@布线选项@@。
图@@4：SOT23 和@@ DFN 封装@@ ESD 保护@@器件@@的@@布线选项@@
Nexperia为汽车@@以太网@@@@提供全面的@@@@ESD保护@@器件@@系列@@
Nexperia（安世半导体@@）为汽车@@以太网@@@@网@@络提供多种@@ ESD 保护@@器件@@（表@@2）。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@@@@。
表@@2：来@@自@@@@ Nexperia 的@@ 100BASE-T1 和@@ 1000BASE-T1 ESD 保护@@器件@@
Nexperia 还提供表@@@@3所示@@的@@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@@）。
表@@3：来@@ 自@@Nexperia 的@@ 10BASE-T1S ESD 保护@@器件@@
结论@@
本文讨论了汽车@@以太网@@@@网@@络的@@保护@@要求@@，并介绍了有助于提高@@@@ ESD 和@@ EMI 稳定性的@@电路板布局选项@@。无论是实施@@ 100BASE-T、1000BASE-T 还是@@ 10BASE-T1S，汽车@@ OEM 都可以依靠@@ Nexperia 为其车载网@@络提供所需规格和@@外形尺寸的@@保护@@器件@@@@。
关于作者@@：Andreas Hardock
Andreas Hardock 拥有汉堡技术@@大学的@@博士学位@@，专攻信号完整性领域@@。自@@ 2015 年@@以来@@@@，Andreas 一直在@@ BHTC 和@@ Continental 负责汽车@@行业的@@工作@@，主要侧重@@ ESD 和@@ EMC 主题@@。2020 年@@，他加入@@ Nexperia，专注于汽车@@高速应用中的@@@@ ESD .
本文转载自@@@@：安世半导体@@