電動車ESD/EOS防護關鍵布局
- 尤嘉禾／台北
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自2005年以來，各國已相繼公告禁售燃油車政策，希望達成改善空氣污染以及減緩全球暖化等目的。例如: 歐盟部分[1]: 2023年2月14日歐洲議會通過法案，要求最晚從2035年起在歐盟境內禁止販售汽柴油新車。美國部分[2]: 美國加州主管機關表決通過從 2035年起禁售燃油車的計畫，其他十六個州擬跟進。以上案例直接或間接的加速了燃油車朝電動車轉型的腳步。
相比燃油車，電動車和其周邊設備主要會新增下列幾種系統（如Fig. 1所示），這些系統萬一受到 ESD/EOS的能量衝擊，將導致設備的不穩定或是故障隱患。有鑒於此，晶焱科技有針對電動車相關的通信介面設計和推出ESD/EOS防護的TVS元件，可參考以下整理。
一、Traction Inverter（牽引馬達逆變器）
牽引馬達逆變器是驅動電動車移動馬達的DC to AC車載電源系統。牽引馬達逆變器通信介面的TVS保護元件如下所示:1、CAN BUS: AZ9424-02S。2、Ethernet: AZ9515-02F, AZ9565-01F, AZ9400-02S, AZ9400-01F, AZ5515-02F, AZ5325-01F。
二、OBC（On-Board Charger）（車載充電器）
車載充電器的功能是提供電動車充電的AC to DC車載電源設備，通常須搭配交流充電樁作為輸出來進行充電。車載充電器通信介面的TVS保護元件如下所示:CAN BUS: AZ9424-02S。
三、 AC Charging Station（交流充電樁）
交流充電樁是一種設計適用於住宅環境或公共環境使用的充電樁，相較於直流充電樁，交流充電樁的輸出功率通常較小，電動車充電速度較慢。交流充電樁通信介面的TVS保護元件如下所示: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（直流充電樁）
直流充電樁是一種設計偏向給公共環境使用的充電樁，相較於交流充電樁，直流充電樁的輸出功率通常較大，電動車充電速度較快。直流充電樁通信介面的TVS保護元件如下所示: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為範例，CAN BUS為目前汽車主要的通信介面總線，汽車的ECU（Electronic Control Unit） 節點會透過CAN BUS的CANH和CANL兩條信號線與總線上其他ECU節點通信以交換各節點的訊息或是擷取節點中Sensor的資料。根據ISO 11898-2的標準，Classical CAN最高傳輸速度可達1Mbps，對於Classical CAN，晶焱科技的TVS AZ9424-02S可滿足1Mbps的通信速度以外也符合SAE J2962-2之中對於TVS元件性能的Optional B等級需求（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規格規範）。
在ESD耐受度上可超過IEC 61000-4-2標準的±30kV（Air/Contact） 水準，此外其也擁有極低的鉗制電壓 （Clamping Voltage） 可使ESD的能量被鉗制在低電壓，以防止CAN Transceiver IC受到ESD干擾而不穩定或是損壞。實測在IEC 61000-4-2標準8kV（對應TLP電流16A） 的ESD衝擊下，可以將ESD電壓鉗制在約31V的低電壓水準，以保護CAN Transceiver IC。再者，晶焱科技的AZ9424-02S是以一顆料件可同時防護CANH以及CANL總線的双通道集成方案（如Fig. 2所示），相較於CANH以及CANL分別設計單通道防護料件的方案，只使用一顆双通道集成方案可能減少PCB擺放空間及SMT打件成本。
晶焱科技的TVS能提供優秀的ESD/EOS防護性能，並且車規品可滿足AEC-Q101的可靠度測試規範，若有ESD/EOS防護相關需求，歡迎洽詢。Reference:[1]、[2]
