ESD静电放电标准如何催生汽车电子系统革新

　　过去的十年中创新技术不断发展和提升，相应的汽车电子设备的安全性和可靠性标准也经历了翻天覆地的变化。像车身稳定控制系统和防抱死制动系统等技术原来都作为可选配置出现，现在已经成为了绝大多数车辆的标准配置。目前革新型车用电子设备种类非常丰富，包括车道偏离预警系统、车辆互联通信系统、夜视安全系统等。

　　消费者对汽车部件的需求逐渐延伸到消费性电子产品，设计师们也意识到了认证标准的重要性，研发和制造也慢慢向相关领域偏移。但是根据车用产品标准展开的设计工作，依然面临着很多技术难题和挑战。随着汽车集成电路尺寸越来越小、传输速度越来越快，静电放电（ESD）过程中损毁的风险也相应增大。除此之外，车辆认证模拟测试显示，车用电路具有快速瞬变脉冲的特性。

　　根据汽车标准、电路原理和产品解决方案衍生出的实际应用方法，可以帮助设计师们创造出稳定性高、可靠性强的产品。首先应该注意测试标准中需求，以及分析车用电路保护的最常规类别；然后辨识出那些先进的电路保护技术，尽可能早地应用到设计阶段，来提高产品安全性和可靠性。

　　电路设计师必要仔细考虑ISO 10605和AEC-Q 101测试标准的要求，这样研发出的先进车用电子设备才能够符合汽车市场的质量水准。ISO 10605是一项国际标准，详细说明了为常规道路车辆开发电子模块的静态放电测试评估方法，电子模块必须能够应对装配、维修护理和车辆操控过程中的电气干扰。根据ISO 10605的规定，每一款电路和电子部件应用在车辆之前，都需要事先完成相关测试工作；新车型装配结束下线之前，还需要接受测试，以确保产品安全性和可靠性。

　　ISO 10605标准的关注点集中在电气产品风险上，而AEC-Q 101标准则更像是环境规范，它描述了一系列的质量评估测试，用于证实车辆半导体部件的长时间可靠性。像瞬态电压抑制（TVS）二极管等静态放电保护设备在应用到车辆之前，必须要满足AEC-Q 101标准要求。根据AEC-Q 101标准的规定，相关零部件要能够应对热冲击、极端温度和高湿度环境。

　　不管安装在车辆上任何位置，所有的电路和电子设备在经历快速瞬变脉冲后，都很容易出现损毁。以下将提供四种最常见且需要得到保护的电路类型。

　　1. 传统的双线式通信总线

　　1.1 控制器局域网络（CAN）

　　CAN标准使得微控制器和电子设备与车辆之间的通信不需要依赖中央计算机，CAN系统能够实现各种各样的功能，具体包括转向助力装置、发动机处理器与传统系统之间的动力传输通信等。

　　1.2 局域互联网络（LIN）

　　LIN串行网络协议用来实现汽车各零部件之间的信息传递，LIN总线可以管理控制简单的电动机械功能，例如调节电动座椅、开关定速巡航系统。CAN和LIN总线很有可能导致瞬时冲击电压波的出现，造成未受保护的CAN或LIN收发器失效。

　　2. 高速数字总线

　　USB和HDMI（高清视频输出）端口给车辆用户带来很大便捷，比如仪表板上的USB端口可方便驾乘人员为手机或者平板电脑充电，或者直接播放音乐。 HDMI端口能够与车载前置和后置摄像头连接起来，即时提供车辆周围影像信息。随着信息传输速率和芯片敏感度的提升，USB和HDMI高速端口必须具备出众的传递信号完整性和系统可靠性特征，微弱的静态放电或者短路现象发生，都会造成端口或其他设备的损毁。

　　3. WiFi无线网通信和SIM卡插口

　　移动3G和LTE通信无线网络技术的发展，让驾乘人员在车辆中也能够获取丰富的信息。SIM模块属于汽车电路的外插入组分，帮助把LTE通信数据转化成 WiFi无线网络信号，方便用户连接智能手机、平板电脑和笔记本电脑。SIM卡插口需要静态放电保护设备，因为安装或替换SIM卡的时候，偶发的电流脉冲可能给驾乘人员带来伤害。

　　4. 高频通信和无线电

　　高频通信技术依靠短距离无线电射频回路，能够实现车辆之间或者车辆与道路之间的通信。网络化信息让车辆可以获取其他车辆位置、速度信息，相互直接产生关联，有助于防止碰撞事故的发生，促进智能交通系统的早日实现。无线射频放大器的前端对静态放电非常敏感，而射频信号会在天线电路中生成正/负极电压。

　　车辆电路设计师致力于发掘高品质的电路保护解决方案，但是目前能够制造满足AEC-Q 101标准产品的公司还很有限。当选择某一款产品的时候，首先要确认生产公司是否能满足工业标准要求。制造企业也应该在产品设计阶段追寻最优方法，生产过程采用高品质工艺。

设计高稳定性的车用电子设备需要考虑到环境和电气危险，成功的设计要满足ISO 10605和AEC-Q 101测试标准。电子设备必须得到充分保