壓敏電阻功能及在汽車以太網(wǎng)應用中的適用性
在保護電氣設備免受高壓瞬變的影響時,金屬氧化物壓敏電阻 (MOV) 是很受歡迎的選擇之一。汽車單對以太網(wǎng)滿足高數(shù)據(jù)傳輸需求,同時仍符合穩(wěn)健的 EMI 和 EMC 要求。本文主要講解壓敏電阻功能及在汽車以太網(wǎng)應用中的適用性。
現(xiàn)代汽車(尤其是電動汽車和自動駕駛汽車)中無處不在的高性能傳感器系統(tǒng)給開發(fā)提供高帶寬、低延遲和低成本的汽車局域網(wǎng) (LAN) 解決方案帶來了巨大壓力。傳統(tǒng)的線束已經(jīng)變得過于沉重和復雜,無法支持這些數(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 標準的單雙絞線數(shù)據(jù)傳輸提供物理層 (PHY) 設備。特別是,考慮到備用攝像機、自動駕駛攝像機和 LIDAR/RADAR 物體檢測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)需求,802.3cg 標準已變得司空見慣,使用單對雙絞線在 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) 技術為傳感器子系統(tǒng)供電。重要的是,汽車單對以太網(wǎng)實現(xiàn)了這一點,同時仍遵守穩(wěn)健的 EMI 和 EMC 要求。
壓敏電阻的重要性
在保護電氣設備免受高壓瞬變的影響時,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時間來指定。在保護高速數(shù)據(jù)線上的集成電路(例如汽車以太網(wǎng) PHY)時,電容成為關鍵的參數(shù),因為它可以直接影響數(shù)據(jù)波形。不幸的是,低電容通常意味著小的物理尺寸,進而意味著低電壓和能量額定值。在小尺寸中實現(xiàn)足夠的 ESD 和 EMI 保護是當今制造商面臨的主要挑戰(zhàn)。
AVX壓敏電阻
AVX 于 1988 年開始運送精選的多層壓敏電阻 (MLV),并于 2001 年進入汽車供應鏈。 AVX 采用基于氧化鉍 (Bi2O3) 的結(jié)構,具有高可靠性,并實現(xiàn)了百萬分之零缺陷部件的質(zhì)量記錄自 2008 年以來。此外,這些設備符合嚴格的汽車質(zhì)量標準(例如 AEC-Q200),因此是保護汽車以太網(wǎng)電路的理想選擇。
根據(jù)對尺寸、電容和能量保護的具體要求,有幾個不同系列的 MLV 設備可供選擇。圖 2 顯示了三種流行的 AVX 產(chǎn)品線。
AVX 還提供稱為“Antenna PowerGuard”的 MLV 特定陣容,它提供超低電容和嚴格的容差,適用于 RF 電路、傳感器和高速數(shù)據(jù)線。這是通過它們的級聯(lián)結(jié)構(如圖 3 所示)實現(xiàn)的,該結(jié)構保持了 ESD 電阻,同時降低了總電容。這些設備是保護汽車應用中單對以太網(wǎng)數(shù)據(jù)線的理想選擇。
競爭比較
為了展示天線 PowerGuard 壓敏電阻在汽車以太網(wǎng)應用中的優(yōu)勢,在具有類似電氣規(guī)格的競爭產(chǎn)品旁邊測試了 AVX 設備 (VCAS04AP181R5KATWA)。兩種器件的 IV 曲線如圖 4 所示,從中可以看出 AVX 器件在整個測試范圍內(nèi)提供了出色的鉗位電壓。同樣,在 100 ns 電壓脈沖和 200 ps 上升時間的瞬態(tài)測試中,AVX 器件始終以較低的鉗位電壓優(yōu)于競爭對手。
使用 10X1000us 脈沖的瞬態(tài)能量測試顯示了 AVX OPEN 聯(lián)盟壓敏電阻抑制高能量脈沖的能力。AVX 設計為電路提供比競爭性壓敏電阻器件更高的保護。
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,競爭對手為 0.1A,而不會出現(xiàn)故障。圖 7 顯示了 AVX 和競爭對手部件之間較低的鉗位電壓和較高的瞬態(tài)能量抑制。AVX 設備提供改進的保護,因為它能夠承受更高的能量,同時更好地抑制電路中的瞬態(tài)脈沖。
AVX 設備提供更高的能量容量和更低的鉗位電壓,以實現(xiàn)更好的瞬態(tài)抑制和電路保護
PowerGuard 壓敏電阻解決方案
汽車以太網(wǎng)已經(jīng)發(fā)展成為一個非常高性能的系統(tǒng),不僅受到低成本和高可靠性的傳統(tǒng)目標的嚴格限制,而且還受到包括 ESD 和 EMI 在內(nèi)的環(huán)境彈性監(jiān)管標準的限制。實現(xiàn)這些目標需要廣泛的技術和支持組件,包括壓敏電阻,熱敏電阻。
AVX 提供多種壓敏電阻來支持這些設計和 OPEN Alliance 1000BASE-T1 應用。特別是,AVX 的 Antenna PowerGuard 壓敏電阻非常適合受保護的汽車以太網(wǎng)電路,并且如各種測試所示,在每個類別中都優(yōu)于競爭對手。