自動車用電子機器の設計者は、システム設計プロセス中に多くの技術的課題に直面しますが、その中でも最も重要なのは、バスと回路をさまざまな電気的危険から保護することです。これらの電気的危険の例には、静電放電 (ESD)、スイッチングスパイク、スタータークランク、負荷ダンプ、点火コイルの中断、オルタネーターの磁場減衰などがあります。
これらのパルスはすべてISO7637-2規格に含まれており、業界で定義された過渡現象です。車両制御ユニット、インフォテインメント電子機器、センサー、インジェクター、バルブ、モーターなどを損傷したり、機能を停止させたりする可能性のあるこれらの過渡サージを克服することは、設計プロセスにおける困難な課題の1つです。
車両内のさまざまなコンポーネント間の通信は、システム間で情報を通信するために長い間、さまざまなバスに依存してきました。Littelfuseは、これらのシステムを保護するための過渡電圧抑制 (TVS) ダイオードとアレイの信頼できるサプライヤーとして長年にわたり活躍しています。これらのバスには、車両内のコンポーネント間の通信に使用されるシリアル ネットワーク プロトコルであるローカル相互接続ネットワーク (LIN) と、ホスト コンピュータを必要とせずに車両内のマイクロコントローラとデバイスが相互に通信できるように設計された車両標準である制御エリア ネットワーク (CAN) バスがあります。どちらも比較的低速で、それぞれ40 kbit/sと1 Mbit/sです。マルチメディア機能と運転支援カメラを有効にするには、より高速なバスが必要でした。そこで、車両の乗員に「情報」と「エンターテイメント」（インフォテインメント）を提供するために使用されるイーサネット（最新の車の一部はBroadR-Reach® プラットフォームに基づく100Mbpsイーサネット バスを使用しています）とユニバーサル シリアル バス（USB）データ ポートが登場しました。
イーサネットの利点としては、ケーブル配線コストの削減が挙げられ、前述のように新しい高帯域幅の要件により適しています。IEEE 802.1および802.3で概説されている標準は、イーサネット テクノロジを定義し、イーサネット プロトコルを進化させ、現代のネットワークの広範な要求に対応できるようにするさらなる標準と仕様 (物理層とメディア アクセスの両方) の開発を可能にしました。イーサネット技術は自動車環境以外では十分に確立され、よく理解されているため、この技術を自動車に導入するのは理にかなっています。
安全なコネクテッドカーの増加とそれに伴うデータ転送の需要の高まりにより、これらの新しいUSBデータ ポートは、イーサネットの採用とともに自動車の電子システムで急速に普及しています。古いバスやポートが過渡電圧スパイクからの保護を必要としたのと同様に、これらのバスは自動車の電気環境から保護される必要があります。ソリューションには、非常に高速な応答時間と低いRDYN 値 (低いクランプ電圧につながる)、低い静電容量、低いリーク電流などの特性が必要です。Littelfuseの過渡電圧抑制 (TVS) ダイオードとアレイは、上記のさまざまな過渡電圧の脅威からこれらの新しいデータ ポートとイーサネット バスを保護するための理想的なソリューションです。TVSダイオードとアレイは、他のほとんどのタイプの回路保護デバイスよりも速く過電圧イベントに応答でき、さまざまな表面実装回路基板形式で提供されます。通常、TVSデバイスはポート コネクタのできるだけ近くに配置されます。過渡イベントが発生すると、TVSダイオード接合部が「雪崩」を起こし、低インピーダンス パスを提供して、デバイスに損傷を与えることなく過渡電流をグランドに流し、電圧 (「クランプ」デバイスと呼ばれることが多い) を回路コンポーネントとプロセッサが耐えられるレベルに制限します。過渡的なイベントから保護する必要があることに加えて、通信パケットの信号の整合性を維持する必要があり、これらのTVSデバイスには非常に低い静電容量が必要になります。
Littelfuseは、自動車電子システム設計者が過渡事象から回路を保護するのに役立つ、市場で最も幅広いTVSダイオードとアレイ (AEC-Q101認定) を提供しています。以前のLittelfuse TVS保護ダイオードおよびアレイ コンポーネントと同様に、新しいバス保護デバイスのすべての製品は、ディスクリート半導体の業界品質基準 (AEC-Q101) を満たしており、あらゆる過渡事象の問題を解決するために利用できます。自動車の新しいイーサネット バスとUSBデータ ポート (図1) を特にターゲットにしているのは、 SP3012、 SP3014、 SP3022 の製品ラインです。
図1. USB 2.0ポートの標準保護方式
低負荷容量 (1pF未満) のため、USB2.0や1Gb Ethernetなどの高速信号ラインの保護に最適です。動的抵抗が極めて低いため ( SP3012 および SP3014 シリーズは市場で最も低い動的抵抗を提供し、最も低いクランプ電圧で優れたクランプ性能を発揮します)、最も敏感な最先端のチップセットをESD過渡現象から保護します。漏れ電流が低いことも利点であり、接触放電は +\- 12kV ～ +\- 20kVの範囲です。製品には、効率的なプリント基板の配線と配置を可能にするさまざまな業界標準の表面実装デバイス (図2) が用意されています。
図2 TVSコンポーネントの表面実装パッケージ
TVSダイオードを選択する際に考慮すべき重要なパラメータには、逆スタンドオフ電圧 (VR)、ピークパルス電流 (IPP)、最大クランプ電圧 (VC max) などがあります。Littelfuse TVSダイオードの機能の例としては、低増分サージ耐性、単方向および双方向極性の利用可能性、5 V ～ 495 Vの逆スタンドオフ電圧、400 W ～ 30 KWのピーク電力定格などが挙げられます。これらのデバイスの選択方法の詳細と、業界標準のアキシャルリードおよび表面実装パッケージでのLittelfuseの完全なTVSダイオード製品を確認するには、TVSダイオード選択ガイド、自動車用TVSダイオード アプリケーション ノート、およびAEC-Q101認定TVSおよびダイオード アレイ選択ガイドを参照してください。（図3）
図3業界標準パッケージの車載用TVSダイオード
リテルヒューズは長年にわたり、安全性、性能と排出ガス、快適性と利便性、ハイブリッド車という4つの主要カテゴリーの車両システムにおいて、繊細な自動車用電子機器の保護を支援する信頼性の高いソリューションを自動車業界に提供してきました。Littelfuseは、業界をリードする顧客との協力と連携によって培われた80年以上にわたる回路保護の専門知識とアプリケーションの知識を自社製品に活かしています。設計者と連携して、低いクランプ電圧、複数のパッケージ サイズ、無制限の寿命を備えた過渡電圧抑制 (TVS) ダイオードとアレイを提供することで、Littelfuseは今後長年にわたって信頼できるTVS製品プロバイダーとしての地位を確立しています。
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