ESD靜電放電標準如何催生汽車(chē)電子系統革新

　　消費者對汽車(chē)部件的需求逐漸延伸到消費性電子產(chǎn)品，設計師們也意識到了認證標準的重要性，研發(fā)和制造也慢慢向相關(guān)領(lǐng)域偏移。但是根據車(chē)用產(chǎn)品標準展開(kāi)的設計工作，依然面臨著(zhù)很多技術(shù)難題和挑戰。隨著(zhù)汽車(chē)集成電路尺寸越來(lái)越小、傳輸速度越來(lái)越快，靜電放電（ESD）過(guò)程中損毀的風(fēng)險也相應增大。除此之外，車(chē)輛認證模擬測試顯示，車(chē)用電路具有快速瞬變脈沖的特性。

　　根據汽車(chē)標準、電路原理和產(chǎn)品解決方案衍生出的實(shí)際應用方法，可以幫助設計師們創(chuàng )造出穩定性高、可靠性強的產(chǎn)品。首先應該注意測試標準中需求，以及分析車(chē)用電路保護的最常規類(lèi)別；然后辨識出那些先進(jìn)的電路保護技術(shù)，盡可能早地應用到設計階段，來(lái)提高產(chǎn)品安全性和可靠性。

　　電路設計師必要仔細考慮ISO 10605和AEC-Q 101測試標準的要求，這樣研發(fā)出的先進(jìn)車(chē)用電子設備才能夠符合汽車(chē)市場(chǎng)的質(zhì)量水準。ISO 10605是一項國際標準，詳細說(shuō)明了為常規道路車(chē)輛開(kāi)發(fā)電子模塊的靜態(tài)放電測試評估方法，電子模塊必須能夠應對裝配、維修護理和車(chē)輛操控過(guò)程中的電氣干擾。根據ISO 10605的規定，每一款電路和電子部件應用在車(chē)輛之前，都需要事先完成相關(guān)測試工作；新車(chē)型裝配結束下線(xiàn)之前，還需要接受測試，以確保產(chǎn)品安全性和可靠性。

　　ISO 10605標準的關(guān)注點(diǎn)集中在電氣產(chǎn)品風(fēng)險上，而AEC-Q 101標準則更像是環(huán)境規范，它描述了一系列的質(zhì)量評估測試，用于證實(shí)車(chē)輛半導體部件的長(cháng)時(shí)間可靠性。像瞬態(tài)電壓抑制（TVS）二極管等靜態(tài)放電保護設備在應用到車(chē)輛之前，必須要滿(mǎn)足AEC-Q 101標準要求。根據AEC-Q 101標準的規定，相關(guān)零部件要能夠應對熱沖擊、極端溫度和高濕度環(huán)境。

　　不管安裝在車(chē)輛上任何位置，所有的電路和電子設備在經(jīng)歷快速瞬變脈沖后，都很容易出現損毀。以下將提供四種最常見(jiàn)且需要得到保護的電路類(lèi)型。

　　1. 傳統的雙線(xiàn)式通信總線(xiàn)

　　1.1 控制器局域網(wǎng)絡(luò )（CAN）

　　CAN標準使得微控制器和電子設備與車(chē)輛之間的通信不需要依賴(lài)中央計算機，CAN系統能夠實(shí)現各種各樣的功能，具體包括轉向助力裝置、發(fā)動(dòng)機處理器與傳統系統之間的動(dòng)力傳輸通信等。

　　1.2 局域互聯(lián)網(wǎng)絡(luò )（LIN）

　　LIN串行網(wǎng)絡(luò )協(xié)議用來(lái)實(shí)現汽車(chē)各零部件之間的信息傳遞，LIN總線(xiàn)可以管理控制簡(jiǎn)單的電動(dòng)機械功能，例如調節電動(dòng)座椅、開(kāi)關(guān)定速巡航系統。CAN和LIN總線(xiàn)很有可能導致瞬時(shí)沖擊電壓波的出現，造成未受保護的CAN或LIN收發(fā)器失效。

　　2. 高速數字總線(xiàn)

　　USB和HDMI（高清視頻輸出）端口給車(chē)輛用戶(hù)帶來(lái)很大便捷，比如儀表板上的USB端口可方便駕乘人員為手機或者平板電腦充電，或者直接播放音樂(lè )。 HDMI端口能夠與車(chē)載前置和后置攝像頭連接起來(lái)，即時(shí)提供車(chē)輛周?chē)跋裥畔?。隨著(zhù)信息傳輸速率和芯片敏感度的提升，USB和HDMI高速端口必須具備出眾的傳遞信號完整性和系統可靠性特征，微弱的靜態(tài)放電或者短路現象發(fā)生，都會(huì )造成端口或其他設備的損毀。

　　3. WiFi無(wú)線(xiàn)網(wǎng)通信和SIM卡插口

　　移動(dòng)3G和LTE通信無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展，讓駕乘人員在車(chē)輛中也能夠獲取豐富的信息。SIM模塊屬于汽車(chē)電路的外插入組分，幫助把LTE通信數據轉化成 WiFi無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )信號，方便用戶(hù)連接智能手機、平板電腦和筆記本電腦。SIM卡插口需要靜態(tài)放電保護設備，因為安裝或替換SIM卡的時(shí)候，偶發(fā)的電流脈沖可能給駕乘人員帶來(lái)傷害。

　　4. 高頻通信和無(wú)線(xiàn)電

　　高頻通信技術(shù)依靠短距離無(wú)線(xiàn)電射頻回路，能夠實(shí)現車(chē)輛之間或者車(chē)輛與道路之間的通信。網(wǎng)絡(luò )化信息讓車(chē)輛可以獲取其他車(chē)輛位置、速度信息，相互直接產(chǎn)生關(guān)聯(lián)，有助于防止碰撞事故的發(fā)生，促進(jìn)智能交通系統的早日實(shí)現。無(wú)線(xiàn)射頻放大器的前端對靜態(tài)放電非常敏感，而射頻信號會(huì )在天線(xiàn)電路中生成正/負極電壓。

　　車(chē)輛電路設計師致力于發(fā)掘高品質(zhì)的電路保護解決方案，但是目前能夠制造滿(mǎn)足AEC-Q 101標準產(chǎn)品的公司還很有限。當選擇某一款產(chǎn)品的時(shí)候，首先要確認生產(chǎn)公司是否能滿(mǎn)足工業(yè)標準要求。制造企業(yè)也應該在產(chǎn)品設計階段追尋最優(yōu)方法，生產(chǎn)過(guò)程采用高品質(zhì)工藝。

　　設計高穩定性的車(chē)用電子設備需要考慮到環(huán)境和電氣危險，成功的設計要滿(mǎn)足ISO 10605和AEC-Q 101測試標準。電子設備必須得到充分保護，只有這樣車(chē)輛可靠性才能得到保障。電路設計師應該考慮到車(chē)用電路存在的缺陷，特別是涉及創(chuàng )新型通信網(wǎng)絡(luò )的系統。隨著(zhù)對測試標準和電路設計的不斷深入了解，設計師將能夠針對不同應用找到最合適的電路保護解決方案。