2022 年 6 月 16 日
Circuit Protection, Automotive
美国交通部 (USDOT) 和美国国家公路交通安全管理局 (NHTSA) 已发布规定，要求所有汽车、SUV、卡车和厢式货车自 2018 年 5 月 1 日起配备后视视野系统。事实上，直到最近，后视摄像头仍然是许多车型配备的唯一摄像头，并被视为一项出色的安全功能。在过去几年间，现代汽车不断进化，增加了各种各样创新的安全功能，包括盲点检测、环绕监控、前后碰撞警告、车道保持辅助和自动停车辅助等。这些功能利用摄像头和传感器，方便驾驶员通过仪表盘显示屏了解汽车及周围环境。现在，高端汽车至少配备六个摄像头。汽车中可能有视频显示系统，如供乘客使用的 DVD 播放器和电视。
如您所见，人们对更快速的数据和图形通信的需求激增。低电压差分信号 (LVDS) 技术通常用于汽车的高速图像传输（图1）。本博文将介绍如何保护汽车的 LVDS 节点免受静电放电 (ESD) 和电气过载 (EOS) 事件影响。首先，我们来简单介绍一下 LVDS 技术的基本信息。
图 1.典型的汽车 LVDS 连接
低电压差分信号 (LVDS)
根据 ANSI/TIA/EIA-644 标准的定义，LVDS 是一种高速长距离数字接口，用于通过双绞线进行的数据通信。LVDS 的结构如图 2 所示。数据在一个差分发射器和一个差分接收器之间传输。一个 100Ω 的电阻被放置在传输线的末端以终止信号。发射器包括一个电流源，驱动额定 3.5mA 电流通过双绞线。LVDS 发射器（也被称为驱动器）通过终端电阻产生差分电压。LVDS 测量双绞线上反相和同相信号电平之间的电压差。这个电压差代表一个逻辑状态。
图 2. 典型 LVDS 发射器-接收器对
LVDS 设备的瞬态保护
在为恶劣的汽车环境设计高速 LVDS 接口系统时，应谨慎地确保针对 EOS 事件提供充分的保护。造成 EOS 的主要原因之一是 ESD。此外，随着电子元件的尺寸越来越小，保护元件免受瞬态威胁并满足现代汽车的安全性和可靠性要求变得非常重要。通过在 LVDS 差分线路上放置瞬态电压抑制器 (TVS) 二极管，就可以在上升沿快的瞬态事件中保护接口，从而实现 ESD 保护。如果没有适当的保护，瞬态事件会损坏 LVDS 发射器和接收器。LVDS 接口的数据/图像传输率为 650Mbps 至 1.3Gbps。由于接口试图在保持高速的同时传输内容，因此选择线对线电容低的 ESD 保护器件对于确保信号完整性至关重要。
图 3. RClamp0534PWQ 的特点
Semtech 的 RClamp®0534PWQ 是专为保护 LVDS 接口的高速差分线路而设计（图 3）。它具有 0.18pF 的最高结电容，可保护四条高速数据线。其工作电压为 5V，额定的最大 EOS 峰值脉冲电流为 4A (tp=8/20µs)。峰值电流为 4A 时的典型钳位电压为 4.3V。RClamp0534PWQ 根据 IEC 61000-4-2 (ESD) 规范在 ±15kV（空气）和 ±10kV（接触）下提供瞬变保护。它同样符合 IEC 61000-4-4 (40A EFT, 5/50ns) 和 IEC 61000-4-5 (闪电 4A, 8/20µs) 规范。RClamp0534PWQ 采用 10 引脚 DFN 封装 (2.5 x 1.0 x 0.55mm)，带有先进的可焊性侧面，用于自动视觉检测 (AVI) 后组装。该器件的流通式封装设计简化了 PCB 布局并有助于保持信号完整性。RClamp0534PWQ 可用于保护 LVDS 发射器和接收器，如图 4 所示。
图 4. 使用 RClamp0534PWQ 保护 LVDS Tx/Rx
Semtech 还提供选择丰富的 TVS 二极管来保护汽车 LVDS 应用。客户可以选择满足其应用保护要求的 TVS 二极管。下表 1 展示了用于差分线路保护的 Semtech 器件。
| Part Name | VRWM | 线路 | IEC ESD (Air/Contact) | 浪涌 (8x20µs) | CL (Typ) | 封装 |
| RClamp01892PWQ | 1.8V | 2 | ±8kV（接触） | 2.5A | 0.15pF | DFN 1.0x0.6x0.55mm |
| RClamp3331PQ | 3.3V | 1 | ±30kV/±30kV | 3.5A | 0.35pF | DFN 1.0x0.6x0.5mm |
| RClamp0592PWQ | 5.0V | 2 | ±30kV/±30kV | 10A | 0.55pF | DFN 1.0x0.6x0.55mm |
| RClamp0594PWQ | 5.0V | 4 | ±20kV/±17kV | 5A | 0.6pF | DFN 2.5x1.0x0.55mm |
表 1：Semtech 的差分线路保护器件列表
在为汽车系统升级规格或速度而进行重新设计时，人们通常会忽略对 TVS 二极管的选择。但其实电路规格或速度更新后，TVS 二极管的选择标准也应发生变化。请查看 Semtech 的汽车高速保护产品组合，为您的新设计选择适合保护汽车高速数据传输的器件。Semtech 是 TVS 二极管的顶级制造商之一，为世界上最先进的汽车电子设备提供保护。在恶劣的汽车环境中，精心设计和正确选择 TVS 二极管对于保护通信总线和接口来说是不可忽视的。
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Semtech、Semtech 徽标和 RClamp 是 Semtech Corporation 或其附属公司的注册商标或服务标志。
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