ESD靜電放電標(biāo)準(zhǔn)如何催生汽車電子系統(tǒng)革新

　　消費(fèi)者對(duì)汽車部件的需求逐漸延伸到消費(fèi)性電子產(chǎn)品，設(shè)計(jì)師們也意識(shí)到了認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)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(jù)車用產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)展開的設(shè)計(jì)工作，依然面臨著很多技術(shù)難題和挑戰(zhàn)。隨著汽車集成電路尺寸越來越小、傳輸速度越來越快，靜電放電（ESD）過程中損毀的風(fēng)險(xiǎn)也相應(yīng)增大。除此之外，車輛認(rèn)證模擬測(cè)試顯示，車用電路具有快速瞬變脈沖的特性。

　　根據(jù)汽車標(biāo)準(zhǔn)、電路原理和產(chǎn)品解決方案衍生出的實(shí)際應(yīng)用方法，可以幫助設(shè)計(jì)師們創(chuàng)造出穩(wěn)定性高、可靠性強(qiáng)的產(chǎn)品。首先應(yīng)該注意測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)中需求，以及分析車用電路保護(hù)的最常規(guī)類別；然后辨識(shí)出那些先進(jìn)的電路保護(hù)技術(shù)，盡可能早地應(yīng)用到設(shè)計(jì)階段，來提高產(chǎn)品安全性和可靠性。

　　電路設(shè)計(jì)師必要仔細(xì)考慮ISO 10605和AEC-Q 101測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的要求，這樣研發(fā)出的先進(jìn)車用電子設(shè)備才能夠符合汽車市場(chǎng)的質(zhì)量水準(zhǔn)。ISO 10605是一項(xiàng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，詳細(xì)說明了為常規(guī)道路車輛開發(fā)電子模塊的靜態(tài)放電測(cè)試評(píng)估方法，電子模塊必須能夠應(yīng)對(duì)裝配、維修護(hù)理和車輛操控過程中的電氣干擾。根據(jù)ISO 10605的規(guī)定，每一款電路和電子部件應(yīng)用在車輛之前，都需要事先完成相關(guān)測(cè)試工作；新車型裝配結(jié)束下線之前，還需要接受測(cè)試，以確保產(chǎn)品安全性和可靠性。

　　ISO 10605標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)注點(diǎn)集中在電氣產(chǎn)品風(fēng)險(xiǎn)上，而AEC-Q 101標(biāo)準(zhǔn)則更像是環(huán)境規(guī)范，它描述了一系列的質(zhì)量評(píng)估測(cè)試，用于證實(shí)車輛半導(dǎo)體部件的長(zhǎng)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(hù)設(shè)備在應(yīng)用到車輛之前，必須要滿足AEC-Q 101標(biāo)準(zhǔn)要求。根據(jù)AEC-Q 101標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，相關(guān)零部件要能夠應(yīng)對(duì)熱沖擊、極端溫度和高濕度環(huán)境。

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

　　1. 傳統(tǒng)的雙線式通信總線

　　1.1 控制器局域網(wǎng)絡(luò)（CAN）

　　CAN標(biāo)準(zhǔn)使得微控制器和電子設(shè)備與車輛之間的通信不需要依賴中央計(jì)算機(jī)，CAN系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)各種各樣的功能，具體包括轉(zhuǎn)向助力裝置、發(fā)動(dòng)機(jī)處理器與傳統(tǒng)系統(tǒng)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)議用來實(shí)現(xiàn)汽車各零部件之間的信息傳遞，LIN總線可以管理控制簡(jiǎn)單的電動(dòng)機(jī)械功能，例如調(diào)節(jié)電動(dòng)座椅、開關(guān)定速巡航系統(tǒng)。CAN和LIN總線很有可能導(dǎo)致瞬時(shí)沖擊電壓波的出現(xiàn)，造成未受保護(hù)的CAN或LIN收發(fā)器失效。

　　2. 高速數(shù)字總線

　　USB和HDMI（高清視頻輸出）端口給車輛用戶帶來很大便捷，比如儀表板上的USB端口可方便駕乘人員為手機(jī)或者平板電腦充電，或者直接播放音樂。 HDMI端口能夠與車載前置和后置攝像頭連接起來，即時(shí)提供車輛周圍影像信息。隨著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(hào)完整性和系統(tǒng)可靠性特征，微弱的靜態(tài)放電或者短路現(xiàn)象發(fā)生，都會(huì)造成端口或其他設(shè)備的損毀。

　　3. WiFi無線網(wǎng)通信和SIM卡插口

　　移動(dòng)3G和LTE通信無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，讓駕乘人員在車輛中也能夠獲取豐富的信息。SIM模塊屬于汽車電路的外插入組分，幫助把LTE通信數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成 WiFi無線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，方便用戶連接智能手機(jī)、平板電腦和筆記本電腦。SIM卡插口需要靜態(tài)放電保護(hù)設(shè)備，因?yàn)榘惭b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傷害。

　　4. 高頻通信和無線電

　　高頻通信技術(shù)依靠短距離無線電射頻回路，能夠?qū)崿F(xiàn)車輛之間或者車輛與道路之間的通信。網(wǎng)絡(luò)化信息讓車輛可以獲取其他車輛位置、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(tǒng)的早日實(shí)現(xiàn)。無線射頻放大器的前端對(duì)靜態(tài)放電非常敏感，而射頻信號(hào)會(huì)在天線電路中生成正/負(fù)極電壓。

　　車輛電路設(shè)計(jì)師致力于發(fā)掘高品質(zhì)的電路保護(hù)解決方案，但是目前能夠制造滿足AEC-Q 101標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的公司還很有限。當(dāng)選擇某一款產(chǎn)品的時(shí)候，首先要確認(rèn)生產(chǎn)公司是否能滿足工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。制造企業(yè)也應(yīng)該在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段追尋最優(yōu)方法，生產(chǎn)過程采用高品質(zhì)工藝。

　　設(shè)計(jì)高穩(wěn)定性的車用電子設(shè)備需要考慮到環(huán)境和電氣危險(xiǎn)，成功的設(shè)計(jì)要滿足ISO 10605和AEC-Q 101測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。電子設(shè)備必須得到充分保護(hù)，只有這樣車輛可靠性才能得到保障。電路設(shè)計(jì)師應(yīng)該考慮到車用電路存在的缺陷，特別是涉及創(chuàng)新型通信網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)。隨著對(duì)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)和電路設(shè)計(jì)的不斷深入了解，設(shè)計(jì)師將能夠針對(duì)不同應(yīng)用找到最合適的電路保護(hù)解決方案。