壓敏電阻功能及在汽車以太網應用中的適用性

 在保護電氣設備免受高壓瞬變的影響時，金屬氧化物壓敏電阻 (MOV) 是很受歡迎的選擇之一。汽車單對以太網滿足高數據傳輸需求，同時仍符合穩健的 EMI 和 EMC 要求。本文主要講解壓敏電阻功能及在汽車以太網應用中的適用性。

現代汽車（尤其是電動汽車和自動駕駛汽車）中無處不在的高性能傳感器系統給開發提供高帶寬、低延遲和低成本的汽車局域網 (LAN) 解決方案帶來了巨大壓力。傳統的線束已經變得過于沉重和復雜，無法支持這些數據和電源需求。

迄今為止，有線以太網已在這一探索中占據中心位置，制造商為符合新 IEEE 802.3 標準的單雙絞線數據傳輸提供物理層 (PHY) 設備。特別是，考慮到備用攝像機、自動駕駛攝像機和 LIDAR/RADAR 物體檢測系統的數據需求，802.3cg 標準已變得司空見慣，使用單對雙絞線在 25 m 距離上提供 10 Mbps。除了數據傳輸之外，同一條雙絞線還能夠使用以太網供電 (PoE) 技術為傳感器子系統供電。重要的是，汽車單對以太網實現了這一點，同時仍遵守穩健的 EMI 和 EMC 要求。

壓敏電阻的重要性

在保護電氣設備免受高壓瞬變的影響時，金屬氧化物壓敏貼片電阻 (MOV) 是很受歡迎的選擇之一。這些器件在高壓下表現出電阻降低，有效地吸收電壓尖峰并將能量以熱量的形式耗散。典型的壓敏電阻由它們的*大電壓、它們可以耗散的能量、它們的電容和它們的響應時間來指定。在保護高速數據線上的集成電路（例如汽車以太網 PHY）時，電容成為關鍵的參數，因為它可以直接影響數據波形。不幸的是，低電容通常意味著小的物理尺寸，進而意味著低電壓和能量額定值。在小尺寸中實現足夠的 ESD 和 EMI 保護是當今制造商面臨的主要挑戰。

AVX壓敏電阻

AVX 于 1988 年開始運送精選的多層壓敏電阻 (MLV)，并于 2001 年進入汽車供應鏈。 AVX 采用基于氧化鉍 (Bi2O3) 的結構，具有高可靠性，并實現了百萬分之零缺陷部件的質量記錄自 2008 年以來。此外，這些設備符合嚴格的汽車質量標準（例如 AEC-Q200），因此是保護汽車以太網電路的理想選擇。

根據對尺寸、電容和能量保護的具體要求，有幾個不同系列的 MLV 設備可供選擇。圖 2 顯示了三種流行的 AVX 產品線。

AVX 還提供稱為“Antenna PowerGuard”的 MLV 特定陣容，它提供超低電容和嚴格的容差，適用于 RF 電路、傳感器和高速數據線。這是通過它們的級聯結構（如圖 3 所示）實現的，該結構保持了 ESD 電阻，同時降低了總電容。這些設備是保護汽車應用中單對以太網數據線的理想選擇。

競爭比較

為了展示天線 PowerGuard 壓敏電阻在汽車以太網應用中的優勢，在具有類似電氣規格的競爭產品旁邊測試了 AVX 設備 (VCAS04AP181R5KATWA)。兩種器件的 IV 曲線如圖 4 所示，從中可以看出 AVX 器件在整個測試范圍內提供了出色的鉗位電壓。同樣，在 100 ns 電壓脈沖和 200 ps 上升時間的瞬態測試中，AVX 器件始終以較低的鉗位電壓優于競爭對手。

使用 10X1000us 脈沖的瞬態能量測試顯示了 AVX OPEN 聯盟壓敏電阻抑制高能量脈沖的能力。AVX 設計為電路提供比競爭性壓敏電阻器件更高的保護。

 AVX 壓敏電阻在施加更高電流的情況下抑制瞬變的能力，AVX 為 0.15A，競爭對手為 0.1A，而不會出現故障。圖 7 顯示了 AVX 和競爭對手部件之間較低的鉗位電壓和較高的瞬態能量抑制。AVX 設備提供改進的保護，因為它能夠承受更高的能量，同時更好地抑制電路中的瞬態脈沖。

AVX 設備提供更高的能量容量和更低的鉗位電壓，以實現更好的瞬態抑制和電路保護

PowerGuard 壓敏電阻解決方案

汽車以太網已經發展成為一個非常高性能的系統，不僅受到低成本和高可靠性的傳統目標的嚴格限制，而且還受到包括 ESD 和 EMI 在內的環境彈性監管標準的限制。實現這些目標需要廣泛的技術和支持組件，包括壓敏電阻，熱敏電阻。

AVX 提供多種壓敏電阻來支持這些設計和 OPEN Alliance 1000BASE-T1 應用。特別是，AVX 的 Antenna PowerGuard 壓敏電阻非常適合受保護的汽車以太網電路，并且如各種測試所示，在每個類別中都優于競爭對手。