原标题：ST意法半导体推出集成共模滤波器和ESD抑制功能的 新汽车通信保护器件

一、器件核心功能与技术架构

ST意法半导体（STMicroelectronics）推出的新型汽车通信保护器件（如STEVAL-AECAR01V1参考设计或ESDCANx系列）将共模滤波器（CMF）与ESD（静电放电）抑制功能高度集成，专为应对汽车电子系统中日益复杂的电磁干扰（EMI）与瞬态电压冲击设计。其关键特性如下：

二、关键技术组件与性能优势

1. 共模滤波器设计

• 三阶LC滤波结构：

• 差模噪声（如电源波动）通过Ldm+Cdm低通路径衰减；

• 共模噪声（如电机干扰）通过Lcm+Ccm旁路至地。

• 采用差模电感（Ldm）与共模电感（Lcm）串联，结合差模电容（Cdm）与共模电容（Ccm）并联，形成对称滤波网络；

• 滤波原理：

• 性能参数：

• 差模插入损耗：>40dB@100MHz（抑制高频开关噪声）；

• 共模抑制比（CMRR）：>60dB@100MHz（隔离总线间串扰）。

案例：
在CAN FD总线（速率5Mbps）中，ST器件可将电机控制器产生的共模噪声（幅值±2V，频率50MHz）衰减至<50mV，确保通信误码率（BER）<10⁻¹²。

2. ESD保护机制

• 双向二极管阵列：

• 采用硅控整流器（SCR）结构，击穿电压±15kV（符合IEC 61000-4-2标准）；

• 动态电阻：<1Ω（8kV接触放电时钳位电压<30V），保护后端芯片免受击穿。

• 快速响应：

• 响应时间<1ns（远快于传统TVS二极管的5ns），可抑制汽车点火系统产生的纳秒级瞬态脉冲。

对比传统方案：

三、器件封装与电气兼容性

1. 封装设计

• QFN 4mm×4mm：

• 底部焊盘直接散热，热阻<15℃/W；

• 引脚间距0.5mm，兼容汽车级回流焊工艺（最高260℃峰值温度）。

• 焊盘布局：

• 差模信号（CAN_H/CAN_L）通过中心引脚传输，共模噪声通过外围地引脚旁路。

2. 电气兼容性

• 工作电压范围：

• 支持5V至24V汽车总线（兼容12V/24V电池系统）；

• 最大持续工作电压（DC）：30V（超过时自动保护）。

• 总线负载：

• 终端电阻匹配：120Ω（CAN FD标准）；

• 最大电容负载：<100pF（不影响信号上升沿）。

四、典型应用场景与性能验证

1. 车载娱乐系统（Infotainment）

• 需求：

• 抑制HDMI/USB接口的ESD冲击（8kV接触放电）；

• 衰减电机驱动器产生的共模噪声（幅值±3V，频率10MHz）。

• 解决方案：

• 采用ST的ESDCAN02-2BWY器件，寄生电容<3pF，不影响HDMI 1.4b的3.4Gbps数据速率；

• 实测数据：在8kV ESD冲击下，后端芯片电压钳位至<28V，无物理损坏。

2. ADAS传感器接口

• 需求：

• 保护激光雷达（LiDAR）的LVDS接口（速率1.5Gbps）免受ESD干扰；

• 隔离车载摄像头电源噪声（共模噪声幅值±1V，频率50MHz）。

• 解决方案：

• 采用ST的ESDCAN06-2BWY器件，共模插入损耗>45dB@50MHz，LVDS信号眼图张开度>80%；

• 耐久性测试：通过1000次8kV ESD循环测试，器件性能无衰减。

五、供应商支持与资源

1. 技术文档

• 访问ST官网下载：

• 《ESDCANx系列数据手册》：详细参数与封装信息；

• 《汽车总线EMI防护设计指南》：共模滤波与ESD布局建议。

2. 样品申请

• 通过Digi-Key、Mouser等分销商申请ESDCAN02-2BWY或ESDCAN06-2BWY评估样品；

• 联系ST技术支持获取定制化封装建议（如需更小尺寸）。

3. 开发工具

• STEVAL-AECAR01V1参考设计：

• 集成CAN FD/LIN总线接口、ESD保护与共模滤波，支持快速原型开发；

• 提供LTspice仿真模型，验证滤波器与保护电路的协同工作。

六、竞品对比与选型建议

选型建议：

• 优先ST方案：若需高共模阻抗（>1kΩ）与低钳位电压（<28V）（如高速接口保护）；

• 选择TDK：若需更大封装尺寸（5mm×5mm）与更高ESD耐受（如工业环境）；

• 选择Bourns：若需低成本（$0.6）与低速总线保护（如传统CAN 125kbps）。

七、总结与推荐

1. 推荐场景

• 高速接口保护：

• 车载娱乐HDMI/USB 3.0（速率5Gbps）；

• ADAS传感器LVDS/GMSL接口（速率>1Gbps）。

• 低速总线保护：

• CAN FD、LIN、FlexRay（速率<10Mbps）；

• 电机控制器PWM信号线。

2. 不推荐场景

• 超高压应用（如>30V总线，需额外TVS保护）；

• 超高频应用（如毫米波雷达，寄生电容需<2pF）。

3. 关键优势

• 高集成度：单芯片实现共模滤波与ESD保护，PCB面积减少60%；

• 低信号衰减：寄生电容<5pF，兼容高速数据总线；

• 汽车级可靠性：通过AEC-Q100 Grade 1认证（-40℃至+125℃）。

结论：
ST意法半导体的集成共模滤波器与ESD保护器件通过三阶LC滤波网络、双向SCR二极管阵列及QFN封装，为汽车通信总线提供了高效、紧凑的防护方案。其共模阻抗>1kΩ、钳位电压<28V及4mm×4mm封装，尤其适配对EMI敏感且空间受限的高速接口（如HDMI/LVDS），是同类器件中兼顾性能与成本的理想选择。