一、概述

在ADAS（高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)）中，“拋負(fù)載”（load dump）和“靜電”（electrostatic discharge, ESD）是兩個(gè)與電氣安全和系統(tǒng)抗擾性密切相關(guān)的重要概念。它們會(huì)對(duì)電子元器件、傳感器、ECU（電子控制單元）等關(guān)鍵系統(tǒng)產(chǎn)生潛在危害，因此在設(shè)計(jì)ADAS系統(tǒng)時(shí)必須重視并加以防護(hù)。

1.1、什么是拋負(fù)載？

拋負(fù)載是指當(dāng)汽車發(fā)電機(jī)給電瓶充電的過程中，如果電瓶突然從電路中斷開（比如電瓶連接線斷開），由于電感的特性，發(fā)電機(jī)輸出的電壓會(huì)瞬間升高（可能達(dá)到100V以上），對(duì)整個(gè)電氣系統(tǒng)造成很大沖擊。

1.2、拋負(fù)載的危害

• 電壓突升可能損壞ADAS控制器（如攝像頭控制單元、雷達(dá)模塊、主控制器等）。
• 會(huì)燒毀PCB板上的敏感電子元件。
• 導(dǎo)致系統(tǒng)誤動(dòng)作或重啟。

1.3、防護(hù)措施

• 使用TVS（瞬態(tài)電壓抑制）二極管
• 電源穩(wěn)壓器具備Load Dump保護(hù)
• 增加LC濾波電路
• 使用符合ISO 7637-2標(biāo)準(zhǔn)的電子元件

2.1、什么是靜電？

靜電是由于電子聚集形成的電荷積累，通常在人員、設(shè)備接觸或空氣干燥環(huán)境中產(chǎn)生。當(dāng)這些帶電體突然接觸電子器件時(shí)，會(huì)發(fā)生高電壓的靜電放電（ESD），對(duì)微電子器件造成破壞。

2.2、靜電在ADAS中的風(fēng)險(xiǎn)？

• 損壞敏感元件（例如CMOS攝像頭、激光雷達(dá)接收器）
• 導(dǎo)致傳感器誤觸發(fā)或通信故障
• 潛在的系統(tǒng)穩(wěn)定性隱患

2.3、防護(hù)措施

• PCB布局中加入ESD保護(hù)二極管
• 外殼和傳感器外部采用金屬屏蔽/接地設(shè)計(jì)
• 使用抗靜電材料包覆
• 測試遵循標(biāo)準(zhǔn)：如IEC 61000-4-2

二、應(yīng)用框圖

智能輔助駕駛中的拋負(fù)載和靜電保護(hù)方案

三、接口說明及推薦器件

1、12V電源口

12V 電源口的拋負(fù)載保護(hù)電路主要用于應(yīng)對(duì)汽車電源系統(tǒng)中由于電池?cái)嚅_而產(chǎn)生的高電壓脈沖（Load Dump），其瞬時(shí)電壓可能達(dá)到 60V~100V，對(duì)后端電子設(shè)備造成致命傷害。

推薦使用TPSVC150B33系列車用TVS二極管產(chǎn)品，符合AEC-Q101認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。具有極快的響應(yīng)時(shí)間（亞納秒級(jí)）和相當(dāng)高的浪涌吸收能力， 它旨在保護(hù)車載電子設(shè)備免受ESD、EFT和電感性負(fù)載開關(guān)電壓瞬態(tài)事件的影響，適用于條件惡劣的汽車拋負(fù)載應(yīng)用。

TPSVC150B33系列車用TVS二極管電性參數(shù)表

2、PHY接口

PHY（Physical Layer Device，物理層設(shè)備）是網(wǎng)絡(luò)通信中連接數(shù)字控制器與物理介質(zhì)（如以太網(wǎng)線纜）的關(guān)鍵模塊，常見于ADAS、車載以太網(wǎng)（如100BASE-T1、1000BASE-T1）中。由于PHY芯片通常直接連接到車外部接口（RJ45/連接器），它們極易受到靜電放電（ESD）的影響，因此靜電保護(hù)設(shè)計(jì)非常重要。

推薦使用Semiware的TPSE3D35B3.3MA系列車用靜電抑制器產(chǎn)品，符合AEC-Q101認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。具有漏電流小，反應(yīng)速度快（nS級(jí)），可靠性高等特性，被廣泛應(yīng)用于車載電子設(shè)備中HDMI，USB，VGA等高速信號(hào)傳輸接口ESD靜電防護(hù)，保護(hù)每個(gè)輸入/輸出引腳，為可能經(jīng)歷破壞性靜電放電(ESD)的電子設(shè)備提供高級(jí)別保護(hù)。

TPSE3D35B3.3MA系列車用靜電抑制器電性參數(shù)表

3、CAN總線

CAN總線是汽車和工業(yè)系統(tǒng)中廣泛使用的通信總線，對(duì)靜電放電（ESD）保護(hù)至關(guān)重要，因?yàn)槠湮锢韺咏?jīng)常暴露于車輛外部或連接器接口，容易受到靜電干擾。一個(gè)良好的 CAN總線靜電保護(hù)方案 能有效防止通信異常、控制單元失效甚至物理損壞。CAN總線ESD保護(hù)的目標(biāo)：

• 抵御靜電放電（ESD）電壓（±8kV~±25kV）
• 抵御浪涌、電快速瞬變（如 ISO 7637、ISO 10605）
• 不影響CAN信號(hào)質(zhì)量（不增加太多電容）
• 滿足車規(guī)標(biāo)準(zhǔn)（如 AEC-Q101、ISO 11898）

推薦使用TPSE23T20B24LB系列汽車用ESD靜電抑制器，符合AEC-Q101認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。具有漏電流小，反應(yīng)速度快（nS級(jí)），可靠性高等特性，被廣泛應(yīng)用于車載電子設(shè)備中HDMI，USB，VGA等高速信號(hào)傳輸接口ESD靜電防護(hù)，保護(hù)每個(gè)輸入/輸出引腳，為可能經(jīng)歷破壞性靜電放電(ESD)的電子設(shè)備提供高級(jí)別保護(hù)。

TPSE23T20B24LB系列汽車用ESD靜電抑制器

使用注意事項(xiàng)

• 避免使用普通齊納管替代ESD靜電抑制器，因響應(yīng)速度和功率不匹配
• 不推薦在 CANH 和 CANL 之間直接接ESD靜電抑制器，建議 CANH-GND、CANL-GND 分別保護(hù)
• ESD靜電抑制器的電容越低越好，防止通信波形畸變
• 布局時(shí)優(yōu)先靠近連接器放置ESD靜電抑制器，形成最近路徑泄放 ESD 到地
• 可選冗余方案：CAN收發(fā)器本身帶 ESD 保護(hù) + 外部ESD靜電抑制器雙重保障

4、LIN總線

LIN總線（Local Interconnect Network）在汽車中常用于低速、低成本的控制模塊通信，如車窗、電動(dòng)座椅、大燈控制等。雖然它工作在較低頻率（20kbps），但由于其單線通信結(jié)構(gòu)和暴露在連接器端，ESD防護(hù)仍然非常重要。LIN總線 ESD 防護(hù)目標(biāo)：

• 抵御靜電放電（±8kV 接觸 / ±15~25kV 空氣）
• 不影響LIN信號(hào)完整性（低頻但要維持邏輯電平）
• 滿足車規(guī)要求（AEC-Q101、ISO 10605）
• 與 LIN 收發(fā)器兼容（如 TJA1021、ATA663211）

推薦使用PESD1LIN系列車用靜電抑制器產(chǎn)品，符合AEC-Q101認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。具有漏電流小，反應(yīng)速度快（nS級(jí)），可靠性高等特性，被廣泛應(yīng)用于車載電子設(shè)備中HDMI，USB，VGA等高速信號(hào)傳輸接口ESD靜電防護(hù)，保護(hù)每個(gè)輸入/輸出引腳，為可能經(jīng)歷破壞性靜電放電(ESD)的電子設(shè)備提供高級(jí)別保護(hù)。

PESD1LIN系列車用靜電抑制器電性參數(shù)表

使用注意事項(xiàng)

• ESD靜電抑制器必須靠近LIN物理接口（連接器）布置，以提供最快泄放路徑
• 不建議用齊納管替代ESD靜電抑制器（二極管響應(yīng)速度慢，鉗位能力差）
• LIN 收發(fā)器自帶保護(hù)功能 ≠ 替代外部保護(hù)元件
• 可選加 RC 濾波器（限速+抗尖峰干擾），例如：R = 100Ω，C = 1nF～2.2nF（慎用，過大可能影響通信）