人们对驾驶旅行和人车交互的预期发生了显著变化。因此，连接增加、自动驾驶、电气化等大趋势推动了汽车线束的革新，也增加了对高速数据传输和带宽的需求，旨在实现高级驾驶员辅助系统。所有这些线束必须受到保护，防止受到ESD尖峰和电涌损坏。
传统的集线器和车载网络经历了一场重大革新。经典的平坦架构线束正在转变为领域和区域架构，以汽车以太网作为骨干网。但是，外设总线仍然需要传输更多数据，因而新版本的现有协议被应用到车载网络中。CAN 总线与车载网络密不可分，但在 CAN-FD（灵活数据）发布之前，CAN 仅能达到 1 MB/s 的数据传输速率，而 CAN-FD 的数据传输速率则达到 12 MB/s，提供未来 ADAS 应用必需的关键优势。
2 Mbit/s 是典型的数据传输速率限制，适用于不需要更高数据速率的许多应用。CAN FD 使用的差分信号电平与高速 CAN 相同。通过缩短发送消息中的显性和隐性状态，可以提高数据速率。此技术增加了对物理层的要求，随着系统在 EMC 和 ESD 方面变得更加敏感，它需要更多的分立式 ESD 保护器件，将系统 ESD 稳健性提高到可靠的水平。
除了达到汽车 OEM 的要求之外，ESD 保护器件还必须符合 IEC61000-4-2 或 ISO10605 等针对汽车的行业标准。对于 CAN (FD) 总线，ESD 保护器件必须能够耐受电池短路和跳线，符合 ISO16750-2标准（26 V）或内部规范（28 V）。CAN 收发器也必须符合 IEC62228-3 标准（辐射、抗扰：DPI、脉冲、ESD）。此外，CAN 还要符合一些常见要求，例如二极管电容为 17 pF 至 30pF（最大值），CAN-FD 二极管电容为 6 pF 至 10 pF，因为数据速率更高，信号完整性更高，另外还有电容匹配。因此，Nexperia（安世半导体）对 IVN 产品系列进行了改进，开发了专门针对 CAN-FD 要求量身定制的新一代产品。新的 PESD2CANFDx 系列提供不同的电压、电容和封装配置，达到 AEC-Q101 标准的 2 倍。
无引脚的优势
与经典 SOT 封装相比，采用 DFN 封装的无引脚 CAN-FD 的优势不仅只是节省大量 PCB 空间，还在于改进信号完整性，这一点对于 SSD 保护至关重要。对于信号完整性而言，布线是一个关键点。虽然寄生电容会降低信号质量，但在电容非常小的情况下，用于连接封装的布线将起到重要作用。根据符合信号完整性设计的最佳实践得到的最重要的结论是：避免开关层，避免使用短截线。
S 参数是衡量信号完整性的常见方式。所示参数为差分插入损耗（S21dd）、回波损耗（S11dd）和差模共模转换（S21dc）。以下测量是使用 VNA 进行的，系统已对探头尖进行了校准，因此未对引脚封装前后的走线去嵌。图3显示了相同的布线方案，其中 PESD2CANFD24V-T 采用 SOT23 封装，PESD2CANFD24V-QB 采用 DFN1110D-3 封装，二者的最大二极管电容均为 6 pF，虚线表示未封装时的直接走线用例。可以看到，封装为空时非常相似的性能，在安装了器件之后开始出现偏差。此处的 SOT23 封装的引脚为短截线，封装内部的结构更大，从而增加了寄生效应。因此，与有引脚封装相比，DFN 解决方案展示了更好的信号完整性，特别是在插入损耗（IL）和差模共模转换（MC）方面。
关于作者
Lukas 于 2014 年作为公司资助的工业工程专业学生加盟 Nexperia（安世半导体）。自 2018 年 4 月起担任 Nexperia 汽车 ESD 保护和滤波产品组合的产品经理，负责最新的车载网络解决方案，如开放技术联盟以太网。
Nexperia (安世半导体)
Nexperia（安世半导体），作为半导体基础元器件生产领域的高产能生产专家，其产品广泛应用于全球各类电子设计。公司丰富的产品组合包括二极管、双极性晶体管、ESD 保护器件、MOSFET 器件、氮化镓场效应晶体管 (GaN FET) 以及模拟 IC 和逻辑 IC。Nexperia总部位于荷兰奈梅亨，每年可交付 900 多亿件产品，产品符合汽车行业的严苛标准。其产品在效率（如工艺、尺寸、功率及性能）方面获得行业广泛认可，拥有先进的小尺寸封装技术，可有效节省功耗及空间。
凭借几十年来的专业经验，Nexperia（安世半导体）持续不断地为全球各地的优质企业提供高效的产品及服务，并在亚洲、欧洲和美国拥有超过12,000名员工。Nexperia（安世半导体）是闻泰科技股份有限公司 (600745.SS) 的子公司，拥有庞大的知识产权组合，并获得了 IATF 16949、ISO 9001、ISO 14001 和 OHSAS 18001 认证。
来源：安世半导体
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