解析 onsemi ESDONCAN1/SESDONCAN1：CAN/CAN - FD 總線保護(hù)的理想之選

在電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，CAN（Controller Area Network）總線憑借其高可靠性和抗干擾能力，廣泛應(yīng)用于汽車、工業(yè)等領(lǐng)域。然而，ESD（靜電放電）和其他有害瞬態(tài)電壓事件可能會(huì)對(duì) CAN 收發(fā)器造成損害，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。onsemi 的 ESDONCAN1 和 SESDONCAN1 為解決這一問題提供了有效的解決方案。

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產(chǎn)品概述

ESDONCAN1 和 SESDONCAN1 是專為保護(hù) CAN 收發(fā)器免受 ESD 和其他有害瞬態(tài)電壓事件而設(shè)計(jì)的低電容 ESD 保護(hù)二極管。它們采用緊湊的 SOT - 23 封裝，為每個(gè)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選擇，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

高功率處理能力

每線具有 150 W 的峰值功率耗散（8 x 20 μs 波形），能夠承受較大的瞬態(tài)能量，為 CAN 總線提供可靠的保護(hù)。

低電容與高速性能

• 低電容設(shè)計(jì)，適用于高速 FlexRay 數(shù)據(jù)速率，確保信號(hào)傳輸?shù)母咚俸头€(wěn)定。
• 二極管電容匹配特性，保證了兩條數(shù)據(jù)線之間的電容一致性，減少信號(hào)失真。

低反向漏電流

反向漏電流小于 100 nA，降低了功耗，提高了系統(tǒng)的效率。

多標(biāo)準(zhǔn)兼容性

• 符合 IEC 61000 - 4 - 2（ESD）4 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，能有效抵御靜電放電。
• 滿足 IEC 61000 - 4 - 4（EFT）50 A – 5/50 ns 和 IEC 61000 - 4 - 5（Lighting）3.0 A（8/20 μs）標(biāo)準(zhǔn)，具備良好的抗電快速瞬變和雷擊浪涌能力。
• 符合 ISO 7637 - 1 和 ISO 7637 - 3 標(biāo)準(zhǔn)，可應(yīng)對(duì)汽車電子中的非重復(fù) EMI 浪涌脈沖和 EFT 浪涌脈沖。

汽車級(jí)應(yīng)用

帶有 S 前綴的產(chǎn)品適用于汽車及其他有獨(dú)特場(chǎng)地和控制變更要求的應(yīng)用，并且通過了 AEC - Q101 認(rèn)證，具備 PPAP 能力，確保了產(chǎn)品在汽車環(huán)境中的可靠性。

典型應(yīng)用

工業(yè)領(lǐng)域

• 智能配電系統(tǒng)（SDS）：在復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境中，ESDONCAN1 和 SESDONCAN1 可以保護(hù) CAN 總線免受 ESD 和浪涌的影響，確保智能配電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
• DeviceNet：為 DeviceNet 網(wǎng)絡(luò)中的 CAN 設(shè)備提供可靠的保護(hù)，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。

汽車領(lǐng)域

• CAN 2.1 / CAN FD：適用于汽車中的 CAN 2.1 和 CAN FD 總線，保護(hù)收發(fā)器免受瞬態(tài)電壓的損害，保障汽車電子系統(tǒng)的正常工作。
• 低速和高速 CAN：無論是低速還是高速 CAN 總線，都能提供有效的保護(hù)，確保信號(hào)的可靠傳輸。

電氣特性

關(guān)鍵參數(shù)

特性解讀

• 反向工作電壓（VRWM）：是選擇浪涌保護(hù)器件的重要參數(shù)，應(yīng)等于或大于擊穿電壓（VBR），確保在正常工作時(shí)器件不會(huì)誤觸發(fā)。
• 擊穿電壓（VBR）：在脈沖測(cè)試電流 IT 下測(cè)量，當(dāng)電壓超過 VBR 時(shí)，二極管開始導(dǎo)通，起到保護(hù)作用。
• 反向漏電流（IR）：越小越好，低反向漏電流可以降低功耗，提高系統(tǒng)的效率。
• 鉗位電壓（VC）：在 ESD 事件中，VC 是二極管兩端的電壓降，越低越好，能有效保護(hù)敏感電路元件。
• 電容（CJ）：低電容設(shè)計(jì)有助于減少信號(hào)的衰減和失真，提高信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量。
• 二極管電容匹配（C）：確保兩條數(shù)據(jù)線之間的電容一致性，減少信號(hào)干擾。
• 插入損耗（IL）和回波損耗（RL）：反映了器件對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊?，低插入損耗和高回波損耗表示器件對(duì)信號(hào)的影響較小。

典型特性

IV 特性

通過 IV 特性曲線，可以直觀地了解二極管在不同電流和電壓下的工作狀態(tài)。這有助于工程師評(píng)估二極管在實(shí)際應(yīng)用中的性能，例如確定其導(dǎo)通電壓和電流承載能力。在設(shè)計(jì)電路時(shí)，根據(jù) IV 特性曲線選擇合適的工作點(diǎn)，以確保二極管能夠有效地保護(hù) CAN 總線。

CV 特性

電容 - 電壓（CV）特性曲線展示了二極管電容隨電壓的變化情況。低電容設(shè)計(jì)是 ESDONCAN1 和 SESDONCAN1 的重要特性之一，而 CV 特性曲線可以幫助工程師了解在不同電壓下電容的穩(wěn)定性，從而確保信號(hào)傳輸?shù)母咚俸头€(wěn)定。

IR 與溫度特性

反向漏電流（IR）與溫度的關(guān)系曲線反映了二極管在不同溫度環(huán)境下的性能。在實(shí)際應(yīng)用中，溫度變化可能會(huì)影響二極管的性能，通過該特性曲線，工程師可以評(píng)估二極管在不同溫度下的可靠性，采取相應(yīng)的散熱或溫度補(bǔ)償措施。

穩(wěn)態(tài)功率降額特性

穩(wěn)態(tài)功率降額曲線顯示了二極管在不同溫度下的功率承載能力。隨著溫度的升高，二極管的功率承載能力會(huì)下降，因此了解該特性對(duì)于確保二極管在高溫環(huán)境下的安全運(yùn)行至關(guān)重要。工程師可以根據(jù)該曲線合理設(shè)計(jì)散熱系統(tǒng)，避免二極管因過熱而損壞。

脈沖波形與鉗位電壓特性

脈沖波形（8/20 μs）和鉗位電壓與峰值脈沖電流的關(guān)系曲線，展示了二極管在瞬態(tài)電壓事件中的響應(yīng)特性。在 ESD 或浪涌事件中，二極管能夠快速響應(yīng)并將電壓鉗位在安全范圍內(nèi)，這些曲線可以幫助工程師評(píng)估二極管的保護(hù)能力，確保其能夠有效地保護(hù) CAN 收發(fā)器。

應(yīng)用相關(guān)知識(shí)

應(yīng)用背景

CAN 總線作為一種串行通信協(xié)議，在惡劣環(huán)境下提供可靠的高速數(shù)據(jù)傳輸。然而，CAN 收發(fā)器容易受到 EMI 和 ESD 噪聲的影響，導(dǎo)致瞬態(tài)電壓故障。ESDONCAN1 和 SESDONCAN1 基于齊納技術(shù)，通過優(yōu)化 PN 結(jié)的有源區(qū)域，為 CAN 數(shù)據(jù)通信線路提供了有效的浪涌保護(hù)解決方案，提高了 CAN 收發(fā)器的抗干擾能力和可靠性。

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。雖然 IEC61000 - 4 - 2 標(biāo)準(zhǔn)未明確規(guī)定如何在器件級(jí)別指定鉗位電壓，但 onsemi 通過示波器截圖的方式，展示了 ESD 保護(hù)二極管在 ESD 脈沖時(shí)域內(nèi)的整個(gè)電壓波形。工程師可以參考 AND8307/D 文檔，了解如何創(chuàng)建這些截圖以及如何解讀它們。

傳輸線脈沖（TLP）測(cè)量

TLP 測(cè)量提供了電流 - 電壓（I - V）曲線，每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)由 100 ns 長(zhǎng)的矩形脈沖從充電傳輸線獲得。TLP I - V 曲線準(zhǔn)確地展示了 ESD 保護(hù)器件的 ESD 能力，因?yàn)槠潆娏魉胶蜁r(shí)間尺度與 ESD 事件相匹配。通過比較 8 kV IEC 61000 - 4 - 2 電流波形與 8 A 和 16 A 的 TLP 電流脈沖，可以直觀地看到 TLP I - V 曲線如何展示器件的開啟電壓以及在不同電流水平下的鉗位能力。

總結(jié)

ESDONCAN1 和 SESDONCAN1 以其出色的性能和豐富的特性，為 CAN/CAN - FD 總線提供了可靠的保護(hù)。無論是在工業(yè)還是汽車領(lǐng)域，它們都能有效抵御 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。電子工程師在設(shè)計(jì) CAN 總線系統(tǒng)時(shí)，可以充分考慮這兩款產(chǎn)品，以滿足系統(tǒng)的性能和可靠性要求。同時(shí)，通過對(duì)其電氣特性、典型特性和應(yīng)用知識(shí)的深入了解，能夠更好地發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。大家在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過類似的 ESD 保護(hù)問題呢？又是如何解決的呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)。