解析 onsemi ESDONCAN1/SESDONCAN1：CAN/CAN - FD 总线保护的理想之选

在电子系统设计中，CAN（Controller Area Network）总线凭借其高可靠性和抗干扰能力，广泛应用于汽车、工业等领域。然而，ESD（静电放电）和其他有害瞬态电压事件可能会对 CAN 收发器造成损害，影响系统的稳定性和可靠性。onsemi 的 ESDONCAN1 和 SESDONCAN1 为解决这一问题提供了有效的解决方案。

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产品概述

ESDONCAN1 和 SESDONCAN1 是专为保护 CAN 收发器免受 ESD 和其他有害瞬态电压事件而设计的低电容 ESD 保护二极管。它们采用紧凑的 SOT - 23 封装，为每个数据线提供双向保护，为系统设计师提供了一种低成本的选择，有助于提高系统可靠性并满足严格的 EMI 要求。

产品特性

高功率处理能力

每线具有 150 W 的峰值功率耗散（8 x 20 μs 波形），能够承受较大的瞬态能量，为 CAN 总线提供可靠的保护。

低电容与高速性能

• 低电容设计，适用于高速 FlexRay 数据速率，确保信号传输的高速和稳定。
• 二极管电容匹配特性，保证了两条数据线之间的电容一致性，减少信号失真。

低反向漏电流

反向漏电流小于 100 nA，降低了功耗，提高了系统的效率。

多标准兼容性

• 符合 IEC 61000 - 4 - 2（ESD）4 级标准，能有效抵御静电放电。
• 满足 IEC 61000 - 4 - 4（EFT）50 A – 5/50 ns 和 IEC 61000 - 4 - 5（Lighting）3.0 A（8/20 μs）标准，具备良好的抗电快速瞬变和雷击浪涌能力。
• 符合 ISO 7637 - 1 和 ISO 7637 - 3 标准，可应对汽车电子中的非重复 EMI 浪涌脉冲和 EFT 浪涌脉冲。

汽车级应用

带有 S 前缀的产品适用于汽车及其他有独特场地和控制变更要求的应用，并且通过了 AEC - Q101 认证，具备 PPAP 能力，确保了产品在汽车环境中的可靠性。

典型应用

工业领域

• 智能配电系统（SDS）：在复杂的工业环境中，ESDONCAN1 和 SESDONCAN1 可以保护 CAN 总线免受 ESD 和浪涌的影响，确保智能配电系统的稳定运行。
• DeviceNet：为 DeviceNet 网络中的 CAN 设备提供可靠的保护，提高系统的抗干扰能力。

汽车领域

• CAN 2.1 / CAN FD：适用于汽车中的 CAN 2.1 和 CAN FD 总线，保护收发器免受瞬态电压的损害，保障汽车电子系统的正常工作。
• 低速和高速 CAN：无论是低速还是高速 CAN 总线，都能提供有效的保护，确保信号的可靠传输。

电气特性

关键参数

符号	参数	测试条件	最小值	典型值	最大值	单位
VRWM	反向工作电压		24			V
VBR	击穿电压	IT = 1 mA	26.2		32	V
IR	反向漏电流	VRWM = 24 V	15		100	nA
VC	钳位电压	ITLP = 4 A		42		V
		ITLP = 8 A		44		V
		ITLP = 16 A		57		V
		ITLP = 20 A		67		V
		IPP = 1 A	33.4			V
		IPP = 3 A	36.6			V
CJ	电容	VR = 0 V, f = 1 MHz（线到地）		10		pF
C	二极管电容匹配	VR = 0 V, 5 MHz	0.26		2	%
IL	插入损耗	f = 1 GHz		12.3		dB
		f = 5 GHz		1		dB
RL	回波损耗	f = 1 GHz		1.54		dB
		f = 5 GHz		17		dB

特性解读

• 反向工作电压（VRWM）：是选择浪涌保护器件的重要参数，应等于或大于击穿电压（VBR），确保在正常工作时器件不会误触发。
• 击穿电压（VBR）：在脉冲测试电流 IT 下测量，当电压超过 VBR 时，二极管开始导通，起到保护作用。
• 反向漏电流（IR）：越小越好，低反向漏电流可以降低功耗，提高系统的效率。
• 钳位电压（VC）：在 ESD 事件中，VC 是二极管两端的电压降，越低越好，能有效保护敏感电路元件。
• 电容（CJ）：低电容设计有助于减少信号的衰减和失真，提高信号传输的质量。
• 二极管电容匹配（C）：确保两条数据线之间的电容一致性，减少信号干扰。
• 插入损耗（IL）和回波损耗（RL）：反映了器件对信号传输的影响，低插入损耗和高回波损耗表示器件对信号的影响较小。

典型特性

IV 特性

通过 IV 特性曲线，可以直观地了解二极管在不同电流和电压下的工作状态。这有助于工程师评估二极管在实际应用中的性能，例如确定其导通电压和电流承载能力。在设计电路时，根据 IV 特性曲线选择合适的工作点，以确保二极管能够有效地保护 CAN 总线。

CV 特性

电容 - 电压（CV）特性曲线展示了二极管电容随电压的变化情况。低电容设计是 ESDONCAN1 和 SESDONCAN1 的重要特性之一，而 CV 特性曲线可以帮助工程师了解在不同电压下电容的稳定性，从而确保信号传输的高速和稳定。

IR 与温度特性

反向漏电流（IR）与温度的关系曲线反映了二极管在不同温度环境下的性能。在实际应用中，温度变化可能会影响二极管的性能，通过该特性曲线，工程师可以评估二极管在不同温度下的可靠性，采取相应的散热或温度补偿措施。

稳态功率降额特性

稳态功率降额曲线显示了二极管在不同温度下的功率承载能力。随着温度的升高，二极管的功率承载能力会下降，因此了解该特性对于确保二极管在高温环境下的安全运行至关重要。工程师可以根据该曲线合理设计散热系统，避免二极管因过热而损坏。

脉冲波形与钳位电压特性

脉冲波形（8/20 μs）和钳位电压与峰值脉冲电流的关系曲线，展示了二极管在瞬态电压事件中的响应特性。在 ESD 或浪涌事件中，二极管能够快速响应并将电压钳位在安全范围内，这些曲线可以帮助工程师评估二极管的保护能力，确保其能够有效地保护 CAN 收发器。

应用相关知识

应用背景

CAN 总线作为一种串行通信协议，在恶劣环境下提供可靠的高速数据传输。然而，CAN 收发器容易受到 EMI 和 ESD 噪声的影响，导致瞬态电压故障。ESDONCAN1 和 SESDONCAN1 基于齐纳技术，通过优化 PN 结的有源区域，为 CAN 数据通信线路提供了有效的浪涌保护解决方案，提高了 CAN 收发器的抗干扰能力和可靠性。

ESD 电压钳位

在 ESD 事件中，限制 IC 所暴露的电压至关重要。ESD 钳位电压是指在 ESD 事件期间，ESD 保护二极管两端的电压降。虽然 IEC61000 - 4 - 2 标准未明确规定如何在器件级别指定钳位电压，但 onsemi 通过示波器截图的方式，展示了 ESD 保护二极管在 ESD 脉冲时域内的整个电压波形。工程师可以参考 AND8307/D 文档，了解如何创建这些截图以及如何解读它们。

传输线脉冲（TLP）测量

TLP 测量提供了电流 - 电压（I - V）曲线，每个数据点由 100 ns 长的矩形脉冲从充电传输线获得。TLP I - V 曲线准确地展示了 ESD 保护器件的 ESD 能力，因为其电流水平和时间尺度与 ESD 事件相匹配。通过比较 8 kV IEC 61000 - 4 - 2 电流波形与 8 A 和 16 A 的 TLP 电流脉冲，可以直观地看到 TLP I - V 曲线如何展示器件的开启电压以及在不同电流水平下的钳位能力。

总结

ESDONCAN1 和 SESDONCAN1 以其出色的性能和丰富的特性，为 CAN/CAN - FD 总线提供了可靠的保护。无论是在工业还是汽车领域，它们都能有效抵御 ESD 和其他有害瞬态电压事件，提高系统的可靠性和稳定性。电子工程师在设计 CAN 总线系统时，可以充分考虑这两款产品，以满足系统的性能和可靠性要求。同时，通过对其电气特性、典型特性和应用知识的深入了解，能够更好地发挥其优势，优化系统设计。大家在实际应用中是否遇到过类似的 ESD 保护问题呢？又是如何解决的呢？欢迎在评论区分享你的经验。