“数十年来，以太网广泛应用于工业和计算网络，但如今，越来越多地部署到汽车应用，取代了控制器局域网络(CAN)等传统网络。汽车以太网提供拓扑灵活性、高带宽和稳定的通信，能够满足原始设备制造商(OEM)从域向区域网络架构过渡期间的车内数据通信需求。
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数十年来，以太网广泛应用于工业和计算网络，但如今，越来越多地部署到汽车应用，取代了控制器局域网络(CAN)等传统网络。汽车以太网提供拓扑灵活性、高带宽和稳定的通信，能够满足原始设备制造商(OEM)从域向区域网络架构过渡期间的车内数据通信需求。本文首先讨论各种汽车以太网标准，然后再考虑它们必须符合的严格静电保护(ESD)和电磁兼容性(EMC)标准。最后介绍 Nexperia（安世半导体）的一系列元件，汽车 OEM 可利用这些元件确保车辆网络在发生 ESD 事件时得到全面保护。
汽车以太网标准
2016 年，开放技术联盟（One Pair Ethernet Network，OPEN）委员会开发了 100BASE-T1 和 1000BASE-T1 汽车以太网（随后由 IEEE 标准化），主要满足汽车应用与电磁干扰(EMI)和兼容性(EMC)相关的特定要求。2020 年开发的 10BASE-T1S 可实现短距离多点网络拓扑，这一特性使其非常适合支持车辆区域架构。目前正在开发汽车以太网的千兆级版本(MGBASE-T1)。表1列出了每种标准的规格。
表1：汽车以太网标准
保护汽车以太网网络
与计算设施中部署的以太网版本不同，100BASE-T1 和 1000BASE-T1 汽车以太网标准使用单一非屏蔽双绞线(UTP)连接物理层接口(PHY)，如图1所示。UTP 电缆体积更小、重量更轻、成本更低且易于使用，这些都是汽车 OEM 的关键要求，但其结构却给 EMI 防护带来了额外的挑战。
图1：汽车以太网使用单一非屏蔽双绞线
在现代汽车中，数百米长的电缆连接着多个管理各种功能的电子控制单元(ECU)。电缆通常捆绑在一起形成线束，这就大大增加了出现 EMI 相关问题的可能性。在最坏的情况下，UTP 电缆中的 EMI 电压振幅可高达 100 V，因此以太网网络必须足够稳定，能够承受这些峰值。开放技术联盟为汽车以太网网络中的每个节点指定的保护电路如图 2 所示。这包括一个共模扼流圈(CMC)，用于过滤可能耦合到电缆上的不必要的共模噪声，同时还有助于防止潜在的 ESD 破坏性影响。
图2：开放技术联盟指定的汽车以太网保护电路
ESD 保护器件的关键要求是在低于 100 V 的电压下不应激活，同时为 24 V 工作电压提供至少 15kV 的 ESD 保护（至少耐受1000次放电）。开放技术联盟还建议 OEM 执行一系列附加测试，虽然这些测试对于 100BASE-T1 和 1000BASE-T1 大体相似，但它们的通过标准不同。其中两项测试旨在测量 ESD 保护器件对信号完整性(SI)的影响，并测量插入损耗(IL)、回波损耗(RL)和共模抑制比(CMMR)。ESD 放电电流测试可量化 ESD 事件期间流入 PHY 的电流，而射频钳位测试则旨在确保节点具有高达 100 V 的电磁兼容性。
在实际的汽车以太网部署中，ESD 保护的位置和布局至关重要。如图3中的场扫描图所示，该位置应位于连接器处，以确保 ESD 脉冲在连接器处直接被钳位接地，从而为包括 CMC 和 PHY 在内的所有网络电路提供最大保护。
图3 ESD 事件的影响取�