一、概述

在ADAS（高级驾驶辅助系统）中，“抛负载”（load dump）和“静电”（electrostatic discharge, ESD）是两个与电气安全和系统抗扰性密切相关的重要概念。它们会对电子元器件、传感器、ECU（电子控制单元）等关键系统产生潜在危害，因此在设计ADAS系统时必须重视并加以防护。

1.1、什么是抛负载？

抛负载是指当汽车发电机给电瓶充电的过程中，如果电瓶突然从电路中断开（比如电瓶连接线断开），由于电感的特性，发电机输出的电压会瞬间升高（可能达到100V以上），对整个电气系统造成很大冲击。

1.2、抛负载的危害

  • 电压突升可能损坏ADAS控制器（如摄像头控制单元、雷达模块、主控制器等）。
  • 会烧毁PCB板上的敏感电子元件。
  • 导致系统误动作或重启。

1.3、防护措施

  • 使用TVS（瞬态电压抑制）二极管
  • 电源稳压器具备Load Dump保护
  • 增加LC滤波电路
  • 使用符合ISO 7637-2标准的电子元件

2.1、什么是静电？

静电是由于电子聚集形成的电荷积累，通常在人员、设备接触或空气干燥环境中产生。当这些带电体突然接触电子器件时，会发生高电压的静电放电（ESD），对微电子器件造成破坏。

2.2、静电在ADAS中的风险？

  • 损坏敏感元件（例如CMOS摄像头、激光雷达接收器）
  • 导致传感器误触发或通信故障
  • 潜在的系统稳定性隐患

2.3、防护措施

  • PCB布局中加入ESD保护二极管
  • 外壳和传感器外部采用金属屏蔽/接地设计
  • 使用抗静电材料包覆
  • 测试遵循标准：如IEC 61000-4-2

二、应用框图

ADAS智能辅助驾驶中的抛负载和静电保护方案-赛米微尔-技术支持社区

三、接口说明及推荐器件

1、12V电源口

12V 电源口的抛负载保护电路主要用于应对汽车电源系统中由于电池断开而产生的高电压脉冲（Load Dump），其瞬时电压可能达到 60V~100V，对后端电子设备造成致命伤害。

推荐使用TPSVC150B33系列车用TVS二极管产品，符合AEC-Q101认证标准。具有极快的响应时间（亚纳秒级）和相当高的浪涌吸收能力， 它旨在保护车载电子设备免受ESD、EFT和电感性负载开关电压瞬态事件的影响，适用于条件恶劣的汽车抛负载应用。

TPSVC150B33系列车用TVS二极管数据手册

TPSVC150B33数据手册PDF下载

2、PHY接口

PHY（Physical Layer Device，物理层设备）是网络通信中连接数字控制器与物理介质（如以太网线缆）的关键模块，常见于ADAS、车载以太网（如100BASE-T1、1000BASE-T1）中。由于PHY芯片通常直接连接到车外部接口（RJ45/连接器），它们极易受到静电放电（ESD）的影响，因此静电保护设计非常重要。

推荐使用Semiware的TPSE3D35B3.3MA系列车用静电抑制器产品，符合AEC-Q101认证标准。具有漏电流小，反应速度快（nS级），可靠性高等特性，被广泛应用于车载电子设备中HDMI，USB，VGA等高速信号传输接口ESD静电防护，保护每个输入/输出引脚，为可能经历破坏性静电放电(ESD)的电子设备提供高级别保护。

TPSE3D35B3.3MA系列车用静电抑制器数据手册

TPSE3D35B3.3MA车用静电抑制器下载

3、CAN总线

CAN总线是汽车和工业系统中广泛使用的通信总线，对静电放电（ESD）保护至关重要，因为其物理层经常暴露于车辆外部或连接器接口，容易受到静电干扰。一个良好的 CAN总线静电保护方案 能有效防止通信异常、控制单元失效甚至物理损坏。CAN总线ESD保护的目标：

  • 抵御静电放电（ESD）电压（±8kV~±25kV）
  • 抵御浪涌、电快速瞬变（如 ISO 7637、ISO 10605）
  • 不影响CAN信号质量（不增加太多电容）
  • 满足车规标准（如 AEC-Q101、ISO 11898）

推荐使用TPSE23T20B24LB系列汽车用ESD静电抑制器，符合AEC-Q101认证标准。具有漏电流小，反应速度快（nS级），可靠性高等特性，被广泛应用于车载电子设备中HDMI，USB，VGA等高速信号传输接口ESD静电防护，保护每个输入/输出引脚，为可能经历破坏性静电放电(ESD)的电子设备提供高级别保护。

TPSE23T20B24LB系列汽车用ESD静电抑制器数据手册

TPSE23T20B24LB汽车用静电抑制器数据手册下载

使用注意事项

  • 避免使用普通齐纳管替代ESD静电抑制器，因响应速度和功率不匹配
  • 不推荐在 CANH 和 CANL 之间直接接ESD静电抑制器，建议 CANH-GND、CANL-GND 分别保护
  • ESD静电抑制器的电容越低越好，防止通信波形畸变
  • 布局时优先靠近连接器放置ESD静电抑制器，形成最近路径泄放 ESD 到地
  • 可选冗余方案：CAN收发器本身带 ESD 保护 + 外部ESD静电抑制器双重保障

4、LIN总线

LIN总线（Local Interconnect Network）在汽车中常用于低速、低成本的控制模块通信，如车窗、电动座椅、大灯控制等。虽然它工作在较低频率（20kbps），但由于其单线通信结构和暴露在连接器端，ESD防护仍然非常重要。LIN总线 ESD 防护目标：

  • 抵御静电放电（±8kV 接触 / ±15~25kV 空气）
  • 不影响LIN信号完整性（低频但要维持逻辑电平）
  • 满足车规要求（AEC-Q101、ISO 10605）
  • 与 LIN 收发器兼容（如 TJA1021、ATA663211）

推荐使用PESD1LIN系列车用静电抑制器产品，符合AEC-Q101认证标准。具有漏电流小，反应速度快（nS级），可靠性高等特性，被广泛应用于车载电子设备中HDMI，USB，VGA等高速信号传输接口ESD静电防护，保护每个输入/输出引脚，为可能经历破坏性静电放电(ESD)的电子设备提供高级别保护。

PESD1LIN系列车用静电抑制器数据手册

PESD1LIN汽车用ESD二极管数据手册下载

使用注意事项

  • ESD静电抑制器必须靠近LIN物理接口（连接器）布置，以提供最快泄放路径
  • 不建议用齐纳管替代ESD静电抑制器（二极管响应速度慢，钳位能力差）
  • LIN 收发器自带保护功能 ≠ 替代外部保护元件
  • 可选加 RC 滤波器（限速+抗尖峰干扰），例如：R = 100Ω，C = 1nF～2.2nF（慎用，过大可能影响通信）

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如需了解更多汽车大灯产品相关电路保护方案及应用信息，请访问：https://semiware.com/applications/adas/