【導讀】早于2018年，美國就規定所有汽車(chē)、SUV、卡車(chē)和廂式貨車(chē)必須配備后視視野系統。事實(shí)上，直至最近，后視攝像頭仍然是許多車(chē)型配備的唯一攝像頭，并被視為一項出色的安全功能。
過(guò)去幾年間，汽車(chē)不斷進(jìn)化，增加了各種各樣創(chuàng )新的安全功能，包括盲點(diǎn)檢測、環(huán)繞監控、前后碰撞警告、車(chē)道保持輔助和自動(dòng)停車(chē)輔助等。這些功能利用攝像頭和傳感器，幫助駕駛員通過(guò)儀表盤(pán)顯示屏了解汽車(chē)及周?chē)h(huán)境。高端車(chē)型至少會(huì )配備六個(gè)攝像頭。車(chē)內可能還會(huì )配備視頻顯示系統，譬如供乘客使用的DVD播放器和電視。因此，市場(chǎng)對更高速的數據和圖像通信的需求也相應激增。
汽車(chē)廠(chǎng)商們普遍利用低電壓差分信號 (LVDS) 技術(shù)去實(shí)現車(chē)上的高速圖像傳輸（圖1）。本文將介紹如何保護汽車(chē)的LVDS節點(diǎn)免受靜電放電 (ESD) 和電氣過(guò)載 (EOS) 事件影響。
圖1. 典型的汽車(chē)LVDS連接
首先，我們來(lái)簡(jiǎn)單介紹一下LVDS技術(shù)的基本信息。
1 低電壓差分信號 (LVDS)
根據ANSI/TIA/EIA-644標準的定義，LVDS是一種高速長(cháng)距離數字接口，用于通過(guò)雙絞線(xiàn)進(jìn)行的數據通信。
LVDS的結構如圖 2 所示。數據在一個(gè)差分發(fā)射器和一個(gè)差分接收器之間傳輸。一個(gè)100Ω的電阻被放置在傳輸線(xiàn)的末端以終止信號。發(fā)射器包括一個(gè)電流源，驅動(dòng)額定 3.5mA電流通過(guò)雙絞線(xiàn)。LVDS發(fā)射器（也被稱(chēng)為驅動(dòng)器）通過(guò)終端電阻產(chǎn)生差分電壓。LVDS測量雙絞線(xiàn)上反相和同相信號電平之間的電壓差。這個(gè)電壓差代表一個(gè)邏輯狀態(tài)。
圖2. 典型LVDS發(fā)射器-接收器對
2 LVDS接口的瞬態(tài)保護
在為惡劣的汽車(chē)環(huán)境設計高速LVDS接口系統時(shí)，應謹慎地確保針對EOS事件提供充分的保護。造成EOS的主要原因之一是ESD。此外，隨著(zhù)電子元件的尺寸越來(lái)越小，保護元件免受瞬態(tài)威脅并滿(mǎn)足現代汽車(chē)的安全性和可靠性要求變得非常重要。
通過(guò)在LVDS差分線(xiàn)路上放置瞬態(tài)電壓抑制器 (TVS) 二極管，就可以在上升沿快的瞬態(tài)事件中保護接口，從而實(shí)現ESD保護。如果沒(méi)有適當的保護，瞬態(tài)事件會(huì )損壞LVDS發(fā)射器和接收器。
LVDS接口的數據/圖像傳輸率為650Mbps至1.3Gbps。由于接口試圖在保持高速的同時(shí)傳輸內容，因此選擇線(xiàn)對線(xiàn)電容低的ESD保護器件對于確保信號完整性至關(guān)重要。
圖3. RClamp0534PWQ的特點(diǎn)
Semtech的RClamp?0534PWQ是專(zhuān)為保護LVDS接口的高速差分線(xiàn)路而設計（圖 3）。它最大結電容僅0.18pF，可保護四條高速數據線(xiàn)。其工作電壓為5V，額定的浪涌峰值脈沖電流為4A (tp=8/20μs)，且此時(shí)的典型鉗位電壓為4.3V。
RClamp0534PWQ根據IEC 61000-4-2 (ESD) 規范在±15kV（空氣）和±10kV（接觸）下提供瞬變保護。它同樣符合IEC 61000-4-4 (40A EFT, 5/50ns) 和IEC 61000-4-5 (雷擊浪涌 4A，8/20μs) 規范。
RClamp0534PWQ采用10引腳DFN 封裝 (2.5 x 1.0 x 0.55mm)，帶有先進(jìn)的可焊性側面，用于自動(dòng)視覺(jué)檢測 (AVI) 后組裝。該器件的流通式封裝設計簡(jiǎn)化了PCB布局并有助于保持信號完整性。
RClamp0534PWQ可用于保護LVDS發(fā)射器和接收器，如圖4所示。
圖4. 使用RClamp0534PWQ保護LVDS Tx/Rx
Semtech還提供選擇豐富的TVS二極管來(lái)保護汽車(chē)LVDS應用?？蛻?hù)可以選擇滿(mǎn)足其應用保護要求的TVS二極管。下表展示了用于保護差分線(xiàn)路的Semtech器件。
▲ Semtech的差分線(xiàn)路保護器件列表
在為汽車(chē)系統升級規格或速度而進(jìn)行重新設計時(shí)，人們通常會(huì )忽略對TVS二極管的選擇。但其實(shí)電路規格或速度更新后，TVS二極管的選擇標準也應發(fā)生變化。Semtech是TVS二極管的頂級制造商之一，為世界上最先進(jìn)的汽車(chē)電子設備提供保護。在惡劣的汽車(chē)環(huán)境中，精心設計和正確選擇TVS二極管對于保護通信總線(xiàn)和接口來(lái)說(shuō)是不可忽視的。
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