深入解析 NUP2105L 和 SZNUP2105L：CAN 總線 ESD 保護(hù)的理想之選

在電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，靜電放電（ESD）和其他有害瞬態(tài)電壓事件可能會(huì)對(duì)設(shè)備造成嚴(yán)重?fù)p害，尤其在高速和容錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)中，CAN 收發(fā)器的保護(hù)至關(guān)重要。本文將深入介紹安森美（onsemi）的 NUP2105L 和 SZNUP2105L ESD 保護(hù)二極管，探討其特性、應(yīng)用以及相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)。

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產(chǎn)品概述

NUP2105L 和 SZNUP2105L 專為保護(hù)高速和容錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)中的 CAN 收發(fā)器而設(shè)計(jì)，可有效抵御 ESD 和其他有害瞬態(tài)電壓事件。該器件采用緊湊的 SOT - 23 封裝，為每條數(shù)據(jù)線提供雙向保護(hù)，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)師提供了一種低成本的解決方案，有助于提高系統(tǒng)可靠性并滿足嚴(yán)格的 EMI 要求。

產(chǎn)品特性

高功率和低泄漏

• 峰值功率耗散：每條線路具有 350 W 的峰值功率耗散（8/20 μs 波形），能夠承受較大的瞬態(tài)能量。
• 低反向泄漏電流：反向泄漏電流小于 100 nA，減少了功耗，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

高速性能

• 低電容：適合高速 CAN 數(shù)據(jù)速率，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

兼容性

• IEC 標(biāo)準(zhǔn)兼容：符合 IEC 61000 - 4 - 2（ESD）4 級(jí)（30 kV）、IEC 61000 - 4 - 4（EFT）40 A（5/50 ns）、IEC 61000 - 4 - 5（雷擊）8.0 A（8/20 μs）等標(biāo)準(zhǔn)，具備良好的抗干擾能力。
• ISO 標(biāo)準(zhǔn)兼容：滿足 ISO 7637 - 2 脈沖 2a（9.5 A）和 ISO 7637 - 3 脈沖 3a、b（50 A）的要求，適用于汽車等對(duì)可靠性要求較高的應(yīng)用。

環(huán)保特性

• 該器件為無(wú)鉛、無(wú)鹵素/BFR 且符合 RoHS 標(biāo)準(zhǔn)，符合環(huán)保要求。

應(yīng)用領(lǐng)域

工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)

• 智能配電系統(tǒng)（SDS?）：為工業(yè)控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)通信提供可靠的保護(hù)，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
• DeviceNet?：適用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，提高設(shè)備的抗干擾能力。

汽車網(wǎng)絡(luò)

• 低速和高速 CAN：保護(hù)汽車電子系統(tǒng)中的 CAN 總線，防止 ESD 和其他瞬態(tài)電壓對(duì)收發(fā)器造成損害。
• 容錯(cuò) CAN：在容錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)中提供可靠的保護(hù)，確保汽車電子系統(tǒng)的安全性和可靠性。

電氣特性

關(guān)鍵參數(shù)

特性解讀

• 反向工作電壓（VRWM）：通常根據(jù)該參數(shù)選擇浪涌保護(hù)器件，應(yīng)等于或大于直流或連續(xù)峰值工作電壓水平。
• 擊穿電壓（VBR）：在脈沖測(cè)試電流 IT 下測(cè)量，是器件開(kāi)始導(dǎo)通的電壓。
• 鉗位電壓（VC）：在不同測(cè)試條件下，能夠?qū)⑺矐B(tài)電壓鉗制在安全范圍內(nèi)，保護(hù)后端設(shè)備。

典型性能曲線

文檔中提供了多個(gè)典型性能曲線，包括 IV 特性、結(jié)電容與反向電壓關(guān)系、反向泄漏電流與溫度關(guān)系、穩(wěn)態(tài)功率降額、脈沖波形、鉗位電壓與峰值脈沖電流關(guān)系等。這些曲線有助于工程師更好地了解器件在不同條件下的性能，為設(shè)計(jì)提供參考。

CAN 物理層要求

CAN 是一種專為惡劣環(huán)境下提供可靠高速數(shù)據(jù)傳輸而設(shè)計(jì)的串行通信協(xié)議。不同的 CAN 網(wǎng)絡(luò)對(duì)收發(fā)器有不同的要求，如 ISO 11898 - 2、SDS 物理層規(guī)范 2.0 和 DeviceNet 等。這些要求包括最小/最大總線電壓、共?？偩€電壓、傳輸速度、ESD 要求和 EMI 抗擾度等。NUP2105L 能夠滿足這些要求，為 CAN 數(shù)據(jù)通信線路提供有效的保護(hù)。

EMI 規(guī)格

測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

• ISO 7637 - 2 和 - 3：用于定義 12 V 電源線上的耦合瞬態(tài)噪聲敏感性以及數(shù)據(jù)線路的抗噪測(cè)試，同時(shí)驗(yàn)證設(shè)計(jì)的魯棒性和可靠性。
• IEC 61000 - 4 - X：可用于量化 CAN 系統(tǒng)的 EMI 抗擾度水平，其中 IEC 61000 - 4 - 4 電氣快速瞬變（EFT）規(guī)范與 ISO 7637 - 3 脈沖 3a 和 b 測(cè)試類似，IEC 61000 - 4 - 5 測(cè)試用于定義浪涌保護(hù)器件的功率吸收能力和長(zhǎng)時(shí)間電壓瞬變。

測(cè)試結(jié)果

文檔中提供了 NUP2105L 在 ISO 7637 和 IEC 61000 - 4 - X 測(cè)試中的結(jié)果，表明該器件具有良好的抗干擾能力。例如，在 ISO 7637 - 2 脈沖 2a 測(cè)試中，最大電流為 9.5 A，鉗位電壓最大值為 42 V；在 ISO 7637 - 3 脈沖 3a 測(cè)試中，最大電流為 50 A，鉗位電壓最大值為 40 V。

浪涌保護(hù)二極管保護(hù)電路

浪涌保護(hù)二極管通過(guò)將浪涌電壓鉗制在安全水平來(lái)保護(hù)收發(fā)器。其在擊穿電壓以下具有高阻抗，在擊穿電壓以上具有低阻抗。NUP2105L 采用齊納技術(shù)，優(yōu)化了 PN 結(jié)的有源區(qū)域，能夠有效吸收瞬態(tài) EMI 浪涌電壓和 ESD 的高能量。

ESD 電壓鉗位

在 ESD 事件中，限制 IC 所暴露的電壓至關(guān)重要。ESD 鉗位電壓是指在 ESD 事件期間，ESD 保護(hù)二極管兩端的電壓降。安森美開(kāi)發(fā)了一種方法，通過(guò)示波器截圖來(lái)觀察 ESD 保護(hù)二極管在 ESD 脈沖時(shí)域內(nèi)的整個(gè)電壓波形，相關(guān)信息可在所有 ESD 保護(hù)二極管的數(shù)據(jù)手冊(cè)中找到。

傳輸線脈沖（TLP）測(cè)量

TLP 能夠提供電流與電壓（I - V）曲線，每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)來(lái)自于充電傳輸線的 100 ns 長(zhǎng)矩形脈沖。ESD 保護(hù)器件的 TLP I - V 曲線準(zhǔn)確地展示了產(chǎn)品的 ESD 能力，因?yàn)槠潆娏魉胶蜁r(shí)間尺度與 ESD 事件相匹配。通過(guò)比較 8 kV IEC 61000 - 4 - 2 電流波形與 8 A 和 16 A TLP 電流脈沖，可以直觀地了解器件的性能。

機(jī)械封裝和尺寸

NUP2105L 和 SZNUP2105L 采用 SOT - 23 封裝，文檔提供了詳細(xì)的封裝尺寸和引腳定義。工程師在設(shè)計(jì) PCB 時(shí)，應(yīng)參考這些信息，確保器件的正確安裝和使用。

總結(jié)

NUP2105L 和 SZNUP2105L ESD 保護(hù)二極管為 CAN 總線提供了可靠的保護(hù)，具有高功率、低泄漏、高速性能、兼容性好等優(yōu)點(diǎn)。在工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)和汽車網(wǎng)絡(luò)等應(yīng)用中，能夠有效抵御 ESD 和其他有害瞬態(tài)電壓事件，提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。工程師在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇器件，并參考文檔中的電氣特性、性能曲線和測(cè)試結(jié)果，確保設(shè)計(jì)的合理性和可靠性。

你在實(shí)際設(shè)計(jì)中是否遇到過(guò) ESD 保護(hù)相關(guān)的問(wèn)題？你對(duì) NUP2105L 和 SZNUP2105L 的應(yīng)用有什么疑問(wèn)或見(jiàn)解？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和想法。