意法半導體于推出了首款用于 CAN 總線的汽車級瞬態電壓抑制器ESDCAN03-2BM3Y，該器件采用小型DFN1110 封裝，線路電容僅為 3.3 pF，1 A 條件下鉗位電壓為 33 V。在設計汽車控制單元時，工程師可通過該器件應對期間出現的各種困難。隨著傳感器和處理單元的增加，設計人員必須在較小的表面上封裝大量組件。而且，其中一些組件對駕駛員和乘客的安全至關重要。例如，防撞系統、安全氣囊或防抱死系統均使用控制器局域網總線（或CAN 總線）。將許多 CAN 控制器集成到一塊筆記本大小的 PCB 上時，會出現一些問題。除了空間限制外，工程師在交付設計之前，封裝系統還需克服眾多電氣問題。

綜合策略的優勢

設計團隊通常要忙于應對諸多制造商和解決方案。ESDCAN03-2BM3Y的獨特之處不僅在于其電氣性能，還在于它代表了意法半導體整體汽車策略的另一部分。工程師尋找微控制器時，可以求助SPC5 MCU。是否需要更精確的GNSS接收器？TeseoV是目前唯一的雙頻及三頻型號產品。從尾燈系統到電源管理，當團隊與同一個合作伙伴一起處理項目時，他們將獲得更好的支持和更具成本效益的解決方案。新型TVS器件再次體現了我們在汽車領域提供補充解決方案的愿望。借助ESDCAN03-2BM3Y，我們提供了一種新方法，幫助CAN總線應對密度和可靠性方面的挑戰。

ESDCAN03-2BM3Y：高密度 PCB 解決方案

空間挑戰

【ESDCAN03-2BM3Y】

處理高密度 PCB 時最顯而易見的挑戰就是空間限制。然而，在更小的封裝中設計 TVS 本身就是一個需要解決的復雜問題。前幾代的器件中，意法半導體有時會在一個封裝中集成多個芯片。轉移到更小的封裝內必然會限制一次可以使用的芯片數量，從而對性能產生負面影響。因此，我們的工程師需要找到一種解決方案來提高性能，僅用一個芯片并縮減封裝。 來自意法半導體的“垂直技術”使 ESDCAN03-2BM3Y 創新成為可能。該技術最初用于智能手機組件，采用垂直PN 結。信號從器件頂部進入，從基板底部離開，也可從基板底部進入，再從頂部離開。如今，意法半導體的團隊使這項技術適應了 24 V 器件，因而能在ESDCAN03-2BM3Y 中加以運用。除了減小封裝外，使用垂直結構還能顯著縮短電氣路徑。當我們從水平技術中的毫米轉到微米時，我們的解決方案具有更低的電阻路徑，對整體性能也能產生積極影響。

寄生挑戰

從事高密度 PCB 工作的工程師必須克服的另一個問題是寄生干擾。事實上，面對電路板上繁多的軌道，設計人員必然要處理電感問題。因此，保護CAN 總線的器件必須具有固有低電容，以避免問題復雜化。該項挑戰具有關鍵意義，以至于汽車制造商紛紛提出了硬性限制，其中大多數要求保護 CAN 總線的器件線路電容小于6 pF。然而，要獲得低電容并非易事，因為這種折中行為會對組件的其他電氣特性產生負面影響。 因此，ESDCAN03-2BM3Y 成為行業獨一無二的選擇，因其線路電容僅為3.3 pF，遠低于制造商的要求，從而在處理其他組件時為工程師提供了更多的空間。意法半導體憑借其全新的封裝技術和設備架構達成了上述成就。我們的研發工程師采用了智能手機中使用的最新芯片技術結構，以最大限度地減少有源區域的寄生電容。通過這樣的方式，我們顯著降低了整體線路電容。簡而言之，我們的工程師優化了架構，使器件規格超越了現今任何一款其他競爭產品。

瞬態耦合挑戰

最后，封裝 PCB 中可能出現的第三個困難來自瞬態耦合。在很小的表面上存在大量組件，意味著瞬態電壓抑制器必須盡可能靠近CAN 連接器，以免靜電放電傳播損壞附近的器件。正因如此，工程師才需要密切關注 TVS 的鉗位能力，以了解浪涌時的電壓大小。許多工程師面臨的問題是較低的線路電容往往會增加鉗位電壓。而且，正如我們之前看到的，汽車制造商需要較低的線路電容。 與競爭器件相比，ESDCAN03-2BM3Y 通過提供最低的線路容量和最低的最大鉗位電壓解決了這個難題。由于該器件的低動態電阻，意法半導體工程師在3 A 時實現了 32 V 的鉗位電壓。改進封裝可以優化芯片尺寸，從而提供更好的鉗位性能。相比之下，大多數競爭器件在 1 A 時的鉗位電壓均超過 40 V。更重要的是，因為這些數值意味著更穩健的執行能力，所以各大公司都會對其予以密切關注。

ESDCAN03-2BM3Y：下一代汽車解決方案

制造挑戰

在工程師評估器件的規格后，通常會進入鑒定階段，期間可能會面臨困難。因為，即使團隊找到了有史以來最好的 TVS，與大規模制作不兼容的型號同樣不具備可用性。此外，制造商通常會建立任務概述以設定最低可靠性要求。例如，要求TVS 在特定溫度下運行最少小時數。一旦瞬態電壓抑制器的用戶公司沒有運行與任務概述匹配的測試，問題就會出現。在這種情況下，TVS 制造商將不得不進行新的試驗，不僅耗時，還可能延遲特定項目。

可潤濕側翼

ESDCAN03-2BM3Y 注意到這些問題，并以可潤濕側翼封裝的形式和經認證的 175 oC 結溫提供解決方案。前者是 DFN1110封裝的固有特性。對于傳統的底部焊盤，評估焊點的唯一方法是使用X射線圖像。但該過程昂貴且繁瑣，還會導致制造成本增加。可潤濕側翼通過將焊點移至側面解決了這個問題，從而實現了自動化的目視檢查。因此，工程師們有望顯著降低持有成本和制造成本。

高結溫能力

經意法半導體認證，ESDCAN03-2BM3Y 以 175 oC 的結溫，在可靠性檢測中脫穎而出的。這一成績看似脫離實際，因為任何車內器件都不會達到這個水平。然而，我們之所以持續提供這樣的評級，是為了確保我們滿足當前執行的每一個任務概述。工程師自然不必要求意法半導體執行更多可靠性檢測。我們已經在超過行業要求的溫度下運行了基準測試。所以，各公司將很快知道該組件能否滿足他們的要求。

電動汽車挑戰

隨著車輛以泄露電流的形式電氣化，設計團隊面臨著全新的挑戰。盡管制造商始終嚴格要求，但現在的情況要比以往更加嚴格。工程師們必須確保：即使在停放數周之后，一輛從未充過電的電動汽車依然能夠啟動。由于漏電流會在汽車處于睡眠模式時耗盡電池電量，所以為了達到這一目的，必須將漏電流保持在最低水平，否則用戶就無法確信車輛能夠可靠地工作。為此，許多汽車制造商要求其TVS 的最大漏電流僅為 100 nA。EDSCAN03-2BM3Y 的漏電流為 50 nA，遠超此預期。由此，工程師便能獲得更多空間，以簡化設計操作。

原文標題：戰勝多重挑戰--ESDCAN03-2BM3Y新型瞬態電壓抑制器用于高密度 PCB 中 CAN 總線

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責任編輯：haq