原標(biāo)題：ST意法半導(dǎo)體推出集成共模濾波器和ESD抑制功能的 新汽車(chē)通信保護(hù)器件

一、器件核心功能與技術(shù)架構(gòu)

ST意法半導(dǎo)體（STMicroelectronics）推出的新型汽車(chē)通信保護(hù)器件（如STEVAL-AECAR01V1參考設(shè)計(jì)或ESDCANx系列）將共模濾波器（CMF）與ESD（靜電放電）抑制功能高度集成，專(zhuān)為應(yīng)對(duì)汽車(chē)電子系統(tǒng)中日益復(fù)雜的電磁干擾（EMI）與瞬態(tài)電壓沖擊設(shè)計(jì)。其關(guān)鍵特性如下：

二、關(guān)鍵技術(shù)組件與性能優(yōu)勢(shì)

1. 共模濾波器設(shè)計(jì)

• 三階LC濾波結(jié)構(gòu)：

• 差模噪聲（如電源波動(dòng)）通過(guò)Ldm+Cdm低通路徑衰減；

• 共模噪聲（如電機(jī)干擾）通過(guò)Lcm+Ccm旁路至地。

• 采用差模電感（Ldm）與共模電感（Lcm）串聯(lián)，結(jié)合差模電容（Cdm）與共模電容（Ccm）并聯(lián)，形成對(duì)稱(chēng)濾波網(wǎng)絡(luò)；

• 濾波原理：

• 性能參數(shù)：

• 差模插入損耗：>40dB@100MHz（抑制高頻開(kāi)關(guān)噪聲）；

• 共模抑制比（CMRR）：>60dB@100MHz（隔離總線(xiàn)間串?dāng)_）。

案例：
在CAN FD總線(xiàn)（速率5Mbps）中，ST器件可將電機(jī)控制器產(chǎn)生的共模噪聲（幅值±2V，頻率50MHz）衰減至<50mV，確保通信誤碼率（BER）<10?12。

2. ESD保護(hù)機(jī)制

• 雙向二極管陣列：

• 采用硅控整流器（SCR）結(jié)構(gòu)，擊穿電壓±15kV（符合IEC 61000-4-2標(biāo)準(zhǔn)）；

• 動(dòng)態(tài)電阻：<1Ω（8kV接觸放電時(shí)鉗位電壓<30V），保護(hù)后端芯片免受擊穿。

• 快速響應(yīng)：

• 響應(yīng)時(shí)間<1ns（遠(yuǎn)快于傳統(tǒng)TVS二極管的5ns），可抑制汽車(chē)點(diǎn)火系統(tǒng)產(chǎn)生的納秒級(jí)瞬態(tài)脈沖。

對(duì)比傳統(tǒng)方案：

三、器件封裝與電氣兼容性

1. 封裝設(shè)計(jì)

• QFN 4mm×4mm：

• 底部焊盤(pán)直接散熱，熱阻<15℃/W；

• 引腳間距0.5mm，兼容汽車(chē)級(jí)回流焊工藝（最高260℃峰值溫度）。

• 焊盤(pán)布局：

• 差模信號(hào)（CAN_H/CAN_L）通過(guò)中心引腳傳輸，共模噪聲通過(guò)外圍地引腳旁路。

2. 電氣兼容性

• 工作電壓范圍：

• 支持5V至24V汽車(chē)總線(xiàn)（兼容12V/24V電池系統(tǒng)）；

• 最大持續(xù)工作電壓（DC）：30V（超過(guò)時(shí)自動(dòng)保護(hù)）。

• 總線(xiàn)負(fù)載：

• 終端電阻匹配：120Ω（CAN FD標(biāo)準(zhǔn)）；

• 最大電容負(fù)載：<100pF（不影響信號(hào)上升沿）。

四、典型應(yīng)用場(chǎng)景與性能驗(yàn)證

1. 車(chē)載娛樂(lè)系統(tǒng)（Infotainment）

• 需求：

• 抑制HDMI/USB接口的ESD沖擊（8kV接觸放電）；

• 衰減電機(jī)驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生的共模噪聲（幅值±3V，頻率10MHz）。

• 解決方案：

• 采用ST的ESDCAN02-2BWY器件，寄生電容<3pF，不影響HDMI 1.4b的3.4Gbps數(shù)據(jù)速率；

• 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)：在8kV ESD沖擊下，后端芯片電壓鉗位至<28V，無(wú)物理?yè)p壞。

2. ADAS傳感器接口

• 需求：

• 保護(hù)激光雷達(dá)（LiDAR）的LVDS接口（速率1.5Gbps）免受ESD干擾；

• 隔離車(chē)載攝像頭電源噪聲（共模噪聲幅值±1V，頻率50MHz）。

• 解決方案：

• 采用ST的ESDCAN06-2BWY器件，共模插入損耗>45dB@50MHz，LVDS信號(hào)眼圖張開(kāi)度>80%；

• 耐久性測(cè)試：通過(guò)1000次8kV ESD循環(huán)測(cè)試，器件性能無(wú)衰減。

五、供應(yīng)商支持與資源

1. 技術(shù)文檔

• 訪(fǎng)問(wèn)ST官網(wǎng)下載：

• 《ESDCANx系列數(shù)據(jù)手冊(cè)》：詳細(xì)參數(shù)與封裝信息；

• 《汽車(chē)總線(xiàn)EMI防護(hù)設(shè)計(jì)指南》：共模濾波與ESD布局建議。

2. 樣品申請(qǐng)

• 通過(guò)Digi-Key、Mouser等分銷(xiāo)商申請(qǐng)ESDCAN02-2BWY或ESDCAN06-2BWY評(píng)估樣品；

• 聯(lián)系ST技術(shù)支持獲取定制化封裝建議（如需更小尺寸）。

3. 開(kāi)發(fā)工具

• STEVAL-AECAR01V1參考設(shè)計(jì)：

• 集成CAN FD/LIN總線(xiàn)接口、ESD保護(hù)與共模濾波，支持快速原型開(kāi)發(fā)；

• 提供LTspice仿真模型，驗(yàn)證濾波器與保護(hù)電路的協(xié)同工作。

六、競(jìng)品對(duì)比與選型建議

選型建議：

• 優(yōu)先ST方案：若需高共模阻抗（>1kΩ）與低鉗位電壓（<28V）（如高速接口保護(hù)）；

• 選擇TDK：若需更大封裝尺寸（5mm×5mm）與更高ESD耐受（如工業(yè)環(huán)境）；

• 選擇Bourns：若需低成本（$0.6）與低速總線(xiàn)保護(hù)（如傳統(tǒng)CAN 125kbps）。

七、總結(jié)與推薦

1. 推薦場(chǎng)景

• 高速接口保護(hù)：

• 車(chē)載娛樂(lè)HDMI/USB 3.0（速率5Gbps）；

• ADAS傳感器LVDS/GMSL接口（速率>1Gbps）。

• 低速總線(xiàn)保護(hù)：

• CAN FD、LIN、FlexRay（速率<10Mbps）；

• 電機(jī)控制器PWM信號(hào)線(xiàn)。

2. 不推薦場(chǎng)景

• 超高壓應(yīng)用（如>30V總線(xiàn)，需額外TVS保護(hù)）；

• 超高頻應(yīng)用（如毫米波雷達(dá)，寄生電容需<2pF）。

3. 關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)

• 高集成度：?jiǎn)涡酒瑢?shí)現(xiàn)共模濾波與ESD保護(hù)，PCB面積減少60%；

• 低信號(hào)衰減：寄生電容<5pF，兼容高速數(shù)據(jù)總線(xiàn)；

• 汽車(chē)級(jí)可靠性：通過(guò)AEC-Q100 Grade 1認(rèn)證（-40℃至+125℃）。

結(jié)論：
ST意法半導(dǎo)體的集成共模濾波器與ESD保護(hù)器件通過(guò)三階LC濾波網(wǎng)絡(luò)、雙向SCR二極管陣列及QFN封裝，為汽車(chē)通信總線(xiàn)提供了高效、緊湊的防護(hù)方案。其共模阻抗>1kΩ、鉗位電壓<28V及4mm×4mm封裝，尤其適配對(duì)EMI敏感且空間受限的高速接口（如HDMI/LVDS），是同類(lèi)器件中兼顧性能與成本的理想選擇。