连接性和ADAS推动汽车应用的创新和发展
随着汽车行业迈入智能化和电气化的新时代，互联技术和先进驾驶辅助系统（ADAS）已经成为推动下一代汽车应用发展的两大核心引擎。互联技术和自动驾驶技术的突破正加速从“人控”到“机控”驾驶场景的转变，不仅提升了出行的安全性和便利性，还成为汽车行业生态全面转型为新未来出行格局的重要催化剂。本文介绍了由互联技术和ADAS推动的汽车应用创新，以及Littelfuse提供的相关解决方案。
先进电子技术正在推动下一代汽车应用的创新
先进的电子技术正在推动下一代汽车应用的创新，涵盖了广泛的技术和应用。这些包括：
- 智能信息娱乐和通讯
- 导航
- 多功能摄像头
- 具有域控制器架构和区域控制器架构的域控制单元
- 具备V2X通信、雷达、紧急呼叫（eCall）和传感器融合的高级驾驶辅助系统（ADAS）
- 电池管理和动力传动系统
- 车载充电器、牵引电机逆变器和DC/DC转换器
- 采用CAN、LIN和USB通信协议的网络系统和车身电子
- 具有安全带安全性、胎压监测、电池断开、无钥匙进入、照明控制和燃油液位检测的底盘和安全系统
图 1：电动汽车中的系统和技术
全面保护连接和ADAS应用中的安全
Littelfuse提供了一系列用于连接和高级驾驶辅助系统（ADAS）应用的解决方案，如图2所示。例如，多用途摄像头可以使用传统一次性保险丝、聚合物正温度系数（PPTC）可复位保险丝、电压感应器和瞬态电压抑制（TVS）二极管。一次性保险丝、PPTC保险丝、聚合物静电放电抑制器和肖特基二极管适用于V2X通信。紧急呼叫系统可以利用传统保险丝、PPTC保险丝、电压感应器和TVS二极管。智能信息娱乐系统可以采用保险丝、PPTC保险丝、电压感应器和肖特基二极管。传感器融合可以受益于TVS二极管、TVS二极管阵列和肖特基二极管。雷达应用可以使用保险丝、PPTC保险丝、TVS二极管阵列和聚合物静电放电抑制器。域控制器可以结合使用保险丝、PPTC、TVS二极管和金属氧化物电压感应器（MOVs）。
图 2：EV 电路的保护组件
过流保护
Littelfuse 解决方案用于这些子系统电路中的过电流保护，可以包括 437A、438A 或 440A 一次性保险丝。这些是动作迅速的保险丝，具有高 I2t 值，能够承受高浪涌电流，避免干扰性保险丝熔断。电流额定值可以达到 8 A，电压额定值可以达到 125 V。保险丝被封装在表面贴装封装中，以节省印刷电路板 (PCB) 空间。此外，保险丝拥有 -55 °C 至 150 °C 的宽温度范围，使其能够在汽车环境中正常工作。AEC-Q200 认证显示其在车辆中运行的坚固性。 在需要可复位保险丝的情况下，Littelfuse ASMD 和 miniASMD PPTC 可复位保险丝提供可靠的过电流保护。这些保险丝可以保护电路和电缆。保险丝可以在额定电压高达 60 V 的电路中工作，并且具有高达 2.6 A 的保持电流。与一次性保险丝一样，ASMD 系列保险丝具有 AEC-Q200 认证。miniASMD 系列的型号具有超小型尺寸，为 1812 表面贴装封装。
瞬态电压和ESD保护
Littelfuse提供多种过电压和ESD保护方案。对于如CANbus和其他高速数据线等通信线路，AQ24COM-02和AQ3102 TVS二极管阵列是提供高达±30 kV ESD保护的组件示例，并具有低电容特性。它们还可以防止电缆放电事件（CDE）、电快速瞬变（EFT）和雷击引发的浪涌。这些设备具有低电容，以尽量减少高频信号的失真。AQ24COM-02的电容为13 pf，而AQ3102的电容为1 pF。图3展示了这些TVS二极管阵列提供的两线保护，以及表面贴装封装。
图 3：AQ24COM-02 和 AQAQ3102 TVS 二极管阵列的包装和原理图
The AQ24COM-01 系列 TVS 二极管阵列保护 LIN 总线免受 ESD 和浪涌瞬变的影响。AQ24CANFD 系列 TVS 二极管阵列保护 FlexRay 总线免受 ESD 和浪涌瞬变的影响。TVS 二极管阵列，如 AQ3045、SP3522 和 AQ3400，以及 SESD 离散设备和 SESD 阵列，保护高速串行连接免受 ESD 和浪涌瞬变的影响。这些组件选项为多传感器融合输入提供 ESD 保护，包括 GPS、激光雷达、雷达和摄像头电路。 汽车电路的输入侧保护需要更高功率的 TVS 二极管。SZ1SMB 系列是能够承受 600 W 峰值功率脉冲的 TVS 二极管实例。它还可以安全吸收高达 30 kV 的 ESD 冲击。该组件在小于 1 ns 的时间内响应瞬变。小于 5 µA 的低漏电流将功耗降至最低，从而提高电路效率。 这些 TVS 二极管可以是单向或双向，采用表面贴装封装，并符合 AEC-Q101 资格。其他 TVS 二极管系列，例如 SZ1SMB、SLD8S 和 SZSMF4L 系列，提供更强的保护，规格包括更高的功率承受能力、更快的响应时间（小于 1 ps），以及 ISO 7637-2 保护。 对于模拟测量电路，AXGD 和 SESD 系列聚合物 ESD 抑制器提供 ESD 保护。AQ24CANA、AQ24CANFD、AQ24COM-02 和 AQ3102 系列 TVS 二极管阵列，以及 AXGD1 系列聚合物 ESD 抑制器，也为 ESD 保护提供选择。 用于过电压瞬变保护的替代方案是 MOV。MLA Automotive Varistor 系列能够承受 500 A 的浪涌电流或 2.5 焦耳的能量脉冲。这些压敏电阻可以吸收符合 SAE J1113 规范的负载转存能量额定值，并获得 AEC-Q200 资格。
通信和电源保护确保系统稳定运行
信息娱乐系统
汽车智能信息娱乐系统需要过流保护和瞬态电压保护。DC充电端口和5 VDC电源可以使用传统的保险丝或PPTC可复位保险丝，如上所述。前面提到的TVS二极管和压敏电阻可以提供负载突降和ESD二级保护。 AQ1005和AQ3045系列TVS二极管阵列保护信息娱乐数据线免受ESD影响。AQ3045、AQ3118E/AQ3130E系列TVS二极管阵列，与AXGD系列聚合物ESD抑制器一起，适用于对天线、Wi-Fi及其他芯片组的ESD保护。AQ1005、AQ3118E/AQ3130E系列TVS二极管阵列、MLA Auto系列压敏电阻和AXGD系列聚合物ESD抑制器皆适用于对蓝牙、GPS和V2X模块的ESD保护。
传感器融合电路
在传感器融合电路中，TVS 二极管如 SZ1SMB 和 SZSMF4L 系列为电源提供过压保护。DST 系列肖特基二极管支持反向阻断/输出整流。TVS 二极管阵列和聚合物 ESD 抑制器，如 AQ3400、AQ3102 系列和 AXGD1 系列，旨在保护高速数据线免受 ESD、CDE、EFT 和雷电引起的浪涌。 传感器融合电路中的不同类型数据线需要 ESD 保护。AQ24COM-02 系列 TVS 二极管阵列保护 CAN 总线。AQ24COM-01 系列 TVS 二极管阵列保护 LIN 总线免受 ESD 和浪涌瞬变。AQ24CANFD 系列 TVS 二极管阵列保护 FlexRay 总线免受 ESD 和浪涌瞬变。TVS 二极管阵列，如 AQ3045、SP3522 和 AQ3400，以及 SESD 离散器件和 SESD 阵列，保护高速串行链路免受 ESD 和浪涌瞬变。这些组件选项为多个传感器融合输入提供 ESD 保护，包括 GPS、激光雷达、雷达和摄像头电路。
雷达
雷达系统需要过电流和瞬态电压保护。可以使用传统的一次性保险丝或前面描述的自恢复保险丝。TVS二极管，例如SZ1SMB、SLD8S和SZSMF4L系列，为电源提供过电压保护。AQ3045系列二极管阵列为波形发生器提供ESD保护。聚合物ESD/TVS二极管阵列，例如AXGD和AQ3118E/AQ3130E系列，还提供对天线的ESD、CDE、EFT和雷电感应浪涌的保护。
图 4：当前和未来的汽车控制架构
车载功能架构的演变推动了新一代车辆的发展
车内功能架构的演变也正在推动新一代车辆架构的发展（图4）。转变是从特征为分布式控制、多节点，并通过中央网关进行内部通信的分布式架构，向域集中架构过渡。此架构包含汇集功能到专用域的域控制单元（DCUs）。一个高级网关负责在DCUs之间进行路由。未来趋势是面向区域架构，其中高性能计算机执行虚拟化功能，并具有区域相关的传感器/执行器引擎控制单元（ECUs）。一个高级网关管理路由复杂性。 在汽车应用中，域控制器是控制与特定区域或域相关的一组车辆功能的计算机。需要域控制器的功能域通常计算密集型，并连接到大量输入/输出（I/O）设备。示例包括主动安全、用户体验、车身和底盘电子设备。 这些新型控制架构中的电路需要类似于上面描述的电动汽车子系统的过电流和瞬态电压保护。Littelfuse提供了之前提到的元件解决方案以及许多其他选项。
结论
连接和ADAS的深度集成正在将汽车行业引领至一个前所未有的智能化和生态系统发展阶段。未来，随着移动通信、人工智能、大数据和边缘计算等核心技术的持续突破，车辆将超越单纯的交通工具，成为移动数据节点和智能终端，从而实现更安全、更高效、更环保和个性化的出行体验。Littelfuse提供的广泛安全和保护解决方案将支持相关技术和服务模式在行业中的全面升级，帮助创建以跨界协作和共享发展为特征的新生态系统。Littelfuse的解决方案将助力加速下一代汽车应用的创新与发展。
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