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压敏电阻功能及在汽车以太网应用中的适用性

 在保护电气设备免受高压瞬变的影响时,金属氧化物压敏电阻 (MOV) 是很受欢迎的选择之一。汽车单对以太网满足高数据传输需求,同时仍符合稳健的 EMI 和 EMC 要求。本文主要讲解压敏电阻功能及在汽车以太网应用中的适用性

现代汽车(尤其是电动汽车和自动驾驶汽车)中无处不在的高性能传感器系统给开发提供高带宽、低延迟和低成本的汽车局域网 (LAN) 解决方案带来了巨大压力。传统的线束已经变得过于沉重和复杂,无法支持这些数据和电源需求。

迄今为止,有线以太网已在这一探索中占据中心位置,制造商为符合新 IEEE 802.3 标准的单双绞线数据传输提供物理层 (PHY) 设备。特别是,考虑到备用摄像机、自动驾驶摄像机和 LIDAR/RADAR 物体检测系统的数据需求,802.3cg 标准已变得司空见惯,使用单对双绞线在 25 m 距离上提供 10 Mbps。除了数据传输之外,同一条双绞线还能够使用以太网供电 (PoE) 技术为传感器子系统供电。重要的是,汽车单对以太网实现了这一点,同时仍遵守稳健的 EMI 和 EMC 要求。

压敏电阻的重要性

在保护电气设备免受高压瞬变的影响时,金属氧化物压敏贴片电阻 (MOV) 是很受欢迎的选择之一。这些器件在高压下表现出电阻降低,有效地吸收电压尖峰并将能量以热量的形式耗散。典型的压敏电阻由它们的*大电压、它们可以耗散的能量、它们的电容和它们的响应时间来指定。在保护高速数据线上的集成电路(例如汽车以太网 PHY)时,电容成为关键的参数,因为它可以直接影响数据波形。不幸的是,低电容通常意味着小的物理尺寸,进而意味着低电压和能量额定值。在小尺寸中实现足够的 ESD 和 EMI 保护是当今制造商面临的主要挑战。

压敏电阻功能及在汽车以太网应用中的适用性

AVX压敏电阻

AVX 于 1988 年开始运送精选的多层压敏电阻 (MLV),并于 2001 年进入汽车供应链。 AVX 采用基于氧化铋 (Bi2O3) 的结构,具有高可靠性,并实现了百万分之零缺陷部件的质量记录自 2008 年以来。此外,这些设备符合严格的汽车质量标准(例如 AEC-Q200),因此是保护汽车以太网电路的理想选择。

根据对尺寸、电容和能量保护的具体要求,有几个不同系列的 MLV 设备可供选择。图 2 显示了三种流行的 AVX 产品线。

AVX 还提供称为“Antenna PowerGuard”的 MLV 特定阵容,它提供超低电容和严格的容差,适用于 RF 电路、传感器和高速数据线。这是通过它们的级联结构(如图 3 所示)实现的,该结构保持了 ESD 电阻,同时降低了总电容。这些设备是保护汽车应用中单对以太网数据线的理想选择。

竞争比较

为了展示天线 PowerGuard 压敏电阻在汽车以太网应用中的优势,在具有类似电气规格的竞争产品旁边测试了 AVX 设备 (VCAS04AP181R5KATWA)。两种器件的 IV 曲线如图 4 所示,从中可以看出 AVX 器件在整个测试范围内提供了出色的钳位电压。同样,在 100 ns 电压脉冲和 200 ps 上升时间的瞬态测试中,AVX 器件始终以较低的钳位电压优于竞争对手。

使用 10X1000us 脉冲的瞬态能量测试显示了 AVX OPEN 联盟压敏电阻抑制高能量脉冲的能力。AVX 设计为电路提供比竞争性压敏电阻器件更高的保护。

 AVX 压敏电阻在施加更高电流的情况下抑制瞬变的能力,AVX 为 0.15A,竞争对手为 0.1A,而不会出现故障。图 7 显示了 AVX 和竞争对手部件之间较低的钳位电压和较高的瞬态能量抑制。AVX 设备提供改进的保护,因为它能够承受更高的能量,同时更好地抑制电路中的瞬态脉冲。

AVX 设备提供更高的能量容量和更低的钳位电压,以实现更好的瞬态抑制和电路保护

PowerGuard 压敏电阻解决方案

汽车以太网已经发展成为一个非常高性能的系统,不仅受到低成本和高可靠性的传统目标的严格限制,而且还受到包括 ESD 和 EMI 在内的环境弹性监管标准的限制。实现这些目标需要广泛的技术和支持组件,包括压敏电阻,热敏电阻

AVX 提供多种压敏电阻来支持这些设计和 OPEN Alliance 1000BASE-T1 应用。特别是,AVX 的 Antenna PowerGuard 压敏电阻非常适合受保护的汽车以太网电路,并且如各种测试所示,在每个类别中都优于竞争对手。

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