汽车自问世以来已经取得了很大的进步。现代汽车包括自动驾驶和半自动驾驶、防抱死制动系统、电动助力转向、前后碰撞预警、车道辅助、自动停车辅助和自动紧急制动。先进的功能，如GPS导航，内部情绪照明，环视摄像头，先进的信息娱乐系统，有源天线是大多数现代车辆的标准。
车辆的每一项功能通常由单独的电子控制单元(ECU)监控和控制。在一辆现代汽车中，大约有50 - 100个ECU，每个ECU负责一种或多种功能。ECU与多个传感器一起工作，如发动机温度传感器、气压传感器、门传感器等。它接收来自传感器的信息，并对所控制的车辆参数进行相应的调整。有时一个ECU可能需要与其他ECU通信来执行指定的功能。例如，如果您在点火时忘记了车钥匙，相应的发动机控制ECU与车门ECU通信以保持车门打开，扬声器ECU发出警报。
ECU通过CAN总线通信
车辆内部ecu之间的数据传输有多种车内网络(IVN)协议。在现代车辆中最流行的通信机制是控制器区域网络(CAN)总线。它是一个双向串行通信总线，允许ecu通信，而不使用任何复杂的布线。数据传输采用特性阻抗为120Ω的双绞线。其中一根线称为CAN_Low (CAN_L)，另一根称为CAN_High (CAN_H)，数据传输速率为1Mbit/s。ECU通过CAN控制器连接到CAN总线，类似于处理所有必要的数据处理活动的微控制器。在CAN控制器和CAN总线之间有一个CAN收发器。它将晶体管-晶体管逻辑(TTL)信号转换为实际的差分电压信号，供CAN总线读取和解释。CAN总线架构如图1所示。
图1。汽车CAN总线体系结构
CAN总线的瞬态保护
在50到100个ecu的恶劣汽车环境中设计CAN接口系统时，确保对电气过度压力事件(EOS)有足够的保护是必不可少的。静电放电(ESD)是造成EOS的主要原因之一。此外，随着电子元件的小型化，保护元件免受静电放电的威胁，满足现代车辆的安全性和可靠性要求变得更加重要。
瞬态保护可以通过在can总线数据线上放置瞬态电压抑制(TVS)二极管来实现，以防止在小于纳秒的快速上升时间内发生瞬态事件。在正常工作条件下，TVS二极管呈现高阻抗路径到保护电路，因此器件呈现开路。它不干扰电路的其他部分。在瞬态事件期间，受保护的CAN收发器端子上的电压可能会超过安全操作极限。TVS二极管通过提供低阻抗路径来提供保护，从而使瞬态电流偏离收发电路。在ESD事件的假设下，TVS二极管恢复到高阻抗状态。
如前所述，CAN总线由CAN_H和CAN_L两根线组成。在传输任何数据时，CAN_H达到3.75V。同时，CAN_L下降到1.25V。当CAN总线不传输数据时，CAN_H和CAN_L都保持在2.5V。但我们必须记住，汽车通常使用12V电池。虽然启动通常使用12V电池，但某些服务车辆使用24V电池。因此，选择电视二极管的第一个标准是反向工作的最大电压或VRWM，这应该足以保护CAN收发器，如果汽车的12V电池需要从24V电池在紧急情况下启动。选择TVS二极管需要考虑的另一个参数是最小击穿电压或VBR。在任何瞬态场景中，当TVS二极管开始传导产品数据表中提及的漏电电流时的电压。Semtech的µClamp2424PWQ(如图2所示)是一个四通道设备，可以保护can总线体系结构中的两组CAN_H和CAN_L。µClamp2424PWQ工作电压为24V，最小击穿电压为26.5V。这些电压足以保护CAN收发器，即使车辆需要启动。
图2。CAN总线系统可能的ESD保护选项
现在让我们谈谈另一个重要的参数称为箝位电压或VCLAMP。VCLAMP是TVS二极管在额定最大峰值脉冲电流下出现的电压。VCLAMP决定了设备在瞬态事件期间所承受的电压。较低的箝位电压适用于CAN总线系统或任何其他系统的保护。Clamp2424PWQ的典型装夹电压为44V，最大峰值电流为5A。每条设备线路额定的最大EOS电流为5A (tp = 8/20μs)。
CAN_H和CAN_L线携带差分信号，最大数据速率为1Mbps。由于是高速差分数据线，TVS二极管应在瞬态事件期间保护电路，同时通过保持极低的线间电容来确保信号的完整性。µClamp2424PWQ提供了极低的电容，在线和地之间为15pF (typ)和18pF (max)。这一事实使它成为一个合适的候选者，以保护CAN收发器，而不破坏信号的完整性。
符合4级IEC61000-4-2标准和AEC-Q资质也是汽车系统设计的强制性要求。µClamp2424PWQ提供瞬态保护ESD事件在±30kV(空气)和±30kV(接触)根据IEC 61000-4-2标准。该设备采用DFN (2.5x1.0 0x0.55mm)封装，具有最先进的侧面可湿润侧翼，用于自动目视检查(AVI)后组装。图3展示了Clamp2424PWQµ的特征。
图3。的特性µClamp2424PWQ
结论
Semtech是TVS二极管的领先制造商，为世界上许多高速汽车通信总线提供保护。在恶劣的汽车环境中，精心设计和合适的TVS二极管对保护通信总线和接口至关重要。Semtech能够良好的运行和可靠的电视产品组合保护高速汽车CAN总线以及其他通信总线。在我们的网站上了解更多关于Semtech为汽车行业提供的产品。
