电动车ESD/EOS防护关键布局
- 尤嘉禾／台北
-
自2005年以来，各国已相继公告禁售燃油车政策，希望达成改善空气污染以及减缓全球暖化等目的。例如: 欧盟部分[1]: 2023年2月14日欧洲议会通过法案，要求最晚从2035年起在欧盟境内禁止贩售汽柴油新车。美国部分[2]: 美国加州主管机关表决通过从 2035年起禁售燃油车的计划，其他十六个州拟跟进。以上案例直接或间接的加速了燃油车朝电动车转型的脚步。
相比燃油车，电动车和其周边设备主要会新增下列几种系统（如Fig. 1所示），这些系统万一受到 ESD/EOS的能量冲击，将导致设备的不稳定或是故障隐患。有鉴于此，晶焱科技有针对电动车相关的通信界面设计和推出ESD/EOS防护的TVS元件，可参考以下整理。
一、Traction Inverter（牵引马达逆变器）
牵引马达逆变器是驱动电动车移动马达的DC to AC车载电源系统。牵引马达逆变器通信界面的TVS保护元件如下所示:1、CAN BUS: AZ9424-02S。2、Ethernet: AZ9515-02F, AZ9565-01F, AZ9400-02S, AZ9400-01F, AZ5515-02F, AZ5325-01F。
二、OBC（On-Board Charger）（车载充电器）
车载充电器的功能是提供电动车充电的AC to DC车载电源设备，通常须搭配交流充电桩作为输出来进行充电。车载充电器通信界面的TVS保护元件如下所示:CAN BUS: AZ9424-02S。
三、 AC Charging Station（交流充电桩）
交流充电桩是一种设计适用于住宅环境或公共环境使用的充电桩，相较于直流充电桩，交流充电桩的输出功率通常较小，电动车充电速度较慢。交流充电桩通信界面的TVS保护元件如下所示:1、Ethernet: AZ9515-02F, AZ9565-01F, AZ9400-02S, AZ9400-01F, AZ5515-02F,
AZ5325-01F。2、I2C: AZ9515-02F, AZ5525-01F, AZ5015-01F。3、Wi-Fi: AZ9565-01F, AZ9568-01F, AZ5325-01F, AZ5323-01F。
四、 DC Charging Station（直流充电桩）
直流充电桩是一种设计偏向给公共环境使用的充电桩，相较于交流充电桩，直流充电桩的输出功率通常较大，电动车充电速度较快。直流充电桩通信界面的TVS保护元件如下所示:1、CAN BUS: AZ9424-02S。2、Ethernet: AZ9515-02F, AZ9565-01F, AZ9400-02S, AZ9400-01F, AZ5515-02F, AZ5325-01F。3、I2C: AZ9515-02F, AZ5525-01F, AZ5015-01F。4、RS-485: AZ9812-01F, AZ4212-01G, AZ4212-01F。5、Wi-Fi: AZ9565-01F, AZ9568-01F, AZ5325-01F, AZ5323-01F。
以CAN BUS为范例，CAN BUS为目前汽车主要的通信界面总线，汽车的ECU（Electronic Control Unit） 节点会透过CAN BUS的CANH和CANL两条信号线与总在线其他ECU节点通信以交换各节点的信息或是撷取节点中Sensor的数据。根据ISO 11898-2的标准，Classical CAN最高传输速度可达1Mbps，对于Classical CAN，晶焱科技的TVS AZ9424-02S可满足1Mbps的通信速度以外也符合SAE J2962-2之中对于TVS元件性能的Optional B等级需求（SAE J2962-2 中的 Parameters for TVS component performance, AZ9424-02S皆符合其Optional B要求的CMAX, VRM, VBR, Directionality, TLP VCL & ESDMAX规格规范）。
在ESD耐受度上可超过IEC 61000-4-2标准的±30kV（Air/Contact） 水准，此外其也拥有极低的钳制电压 （Clamping Voltage） 可使ESD的能量被钳制在低电压，以防止CAN Transceiver IC受到ESD干扰而不稳定或是损坏。实测在IEC 61000-4-2标准8kV（对应TLP电流16A） 的ESD冲击下，可以将ESD电压钳制在约31V的低电压水准，以保护CAN Transceiver IC。再者，晶焱科技的AZ9424-02S是以一颗料件可同时防护CANH以及CANL总线的双通道整合方案（如Fig. 2所示），相较于CANH以及CANL分别设计单通道防护料件的方案，只使用一颗双通道整合方案可能减少PCB摆放空间及SMT打件成本。
晶焱科技的TVS能提供优秀的ESD/EOS防护性能，并且车规品可满足AEC-Q101的可靠度测试规范，若有ESD/EOS防护相关需求，欢迎洽询。Reference:[1]、[2]
