تتميز بعض السيارات بالفعل بأنظمة يمكنها التعرف تلقائيًا على علامات الطريق أو اكتشاف عندما تنجرف السيارة خارج مسارها الخاص. هذه هي الميزات التي لا يمكن تحقيقها ، على الأقل في الوقت الحالي ، إلا باستخدام مستشعرات الفيديو داخل وحول السيارة نفسها.
على الرغم من تزايد استخدام وأهمية بيانات الفيديو في قطاع السيارات ، لا توجد حتى الآن معايير معترف بها عالميًا لتحديد كيفية مشاركة بيانات الفيديو حول السيارة. لا يزال الأمر متروكًا للمصنع لاختيار الحل المفضل لديهم. يتضمن ذلك معايير خاصة مثل APIX و GSML و FPD-Link ، والتي تدعم سرعات 6 جيجابت / ثانية و 10 جيجابت / ثانية و 13 جيجابت / ثانية على التوالي. بالإضافة إلى ذلك ، يتزايد أيضًا استخدام شبكة إيثرنت من فئة السيارات بسرعات تصل إلى 1 جيجابت / ثانية.
مع زيادة الطلب على النطاق الترددي والدقة ، سيتم أيضًا زيادة عدد روابط الفيديو المستخدمة في مركبة متوسطة. التعريف القياسي ، الذي كان منذ فترة قصيرة فقط جيدًا تمامًا لعكس الكاميرات ، سيتم استبداله بمستشعرات عالية الدقة ومعدل إطارات مرتفع تدعم التقاط الصور عالية الدقة بسرعات سفر عالية.
من ناحية التصميم ، يحتاج تصميم ارتباط الفيديو عالي السرعة إلى التفكير في كيفية الحفاظ على سلامة الإشارة المطلوبة في مثل هذه البيئة القاسية. كل مكون يضاف إلى مسار بيانات الفيديو سيحدث خسائر ، وهذا سيؤثر على اختيار الكبل المحوري المستخدم ، وجودة الموصلات وكيفية توجيه الإشارة إلى الواجهة المادية للرابط (PHY). يعد الحفاظ على سلامة الإشارة أمرًا بالغ الأهمية ، ولكن يجب موازنة ذلك مع إضافة مستويات مناسبة من الحماية ضد نبضات التفريغ الكهروستاتيكي المحتملة وظروف الأعطال ، مثل قصيرالدارة الكهربائية إلى سكة البطارية. تحتاج الواجهة أيضًا إلى تحمل الفولتية العابرة التي تصل إلى 10 كيلو فولت. يجب مراعاة تأثير سعة الإدخال المرتبطة بأجهزة الحماية المستخدمة بعناية من أجل توفير الحماية دون التأثير على سلامة الإشارة. يمكن العثور على مزيد من التفاصيل في هذا المستند التعريفي التمهيدي:
Nexperia_Whitepaper_ESD_Protection_for_Automotive_High-Speed_Video_Links.pdf
على سبيل المثال ، كانت التوصية هي وضع أجهزة التفريغ الكهروستاتيكي في أقرب مكان ممكن من PHY ، لحماية IC. تغيرت هذه النصيحة منذ ذلك الحين وأصبح الموضع المفضل للحماية من التفريغ الكهروستاتيكي هو وضع الحماية في أقرب مكان ممكن من الموصل. سيعني هذا عادةً أن جهاز ESD موجود الآن على جانب الموصل لمكثفات حجب التيار المستمر ، كما هو موضح في الشكل 1. إذا تم استخدام خنق اختياري للوضع المشترك (CMC) ، فهذا يعني أيضًا تحريك جهاز ESD من جانب PHY إلى جانب الموصل من CMC.
الشكل 1 خيارات وضع ESD (كما هو مذكور في PPT)
إذن ، لماذا تغيير النهج؟ حسنًا ، بالنظر إلى الموضع الأصلي ، بجوار PHY ، من الواضح أن جهاز ESD يهدف إلى حماية الدوائر الإلكترونية الحساسة لـ PHY. ولكن من أجل القيام بذلك ، ستحتاج الصدمة الكهروستاتيكية إلى المرور عبر مكثفات حجب التيار المستمر و CMC. قد تكون خسائر الإدخال المرتبطة بحماية ESD ضئيلة في هذا الموضع ، ولكن من الواضح أنها تترك المكونات والأجزاء الأخرى من الدائرة غير محمية.
من وجهة نظر فنية ، فإن أفضل وضع للحماية من التفريغ الكهروستاتيكي هو في الواقع أقرب ما يكون إلى الموصل. هنا ، يمكن لجهاز التفريغ الكهروستاتيكي أن يضغط على نبض ESD على الأرض بينما لا يزال بعيدًا فعليًا عن الدائرة وخاصة الطبقة المادية نفسها. هذا هو السبب في أن بعض المواصفات في قطاع السيارات ، مثل تلك التي اقترحتها مجموعة المصالح الخاصة من Open Alliance (SIG) ، توصي الآن بأن تكون حماية ESD أقرب إلى النقطة التي يدخل فيها نبض ESD إلى PCB. القصد من ذلك هو توفير الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي بناءً على احتياجات النظام ، بدلاً من مكون واحد محدد. يوضح الشكل 2 كيف تغير موضع جهاز التفريغ الكهروستاتيكي.
الشكل 2: تحرك الموضع المادي لجهاز الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي بالقرب من الموصل (متوفر في PPT)
من المحتمل أن يوفر نقل جهاز ESD بالقرب من الموصل حماية لمزيد من الدائرة ، ومع ذلك فإن له آثارًا أخرى نظرًا لقربه من أطراف الموصل. ستشكل هذه الآثار اختيارات التصميم التي يتخذها مهندسو السيارات الذين ينفذون واجهات عالية السرعة ، مثل اتصالات الفيديو. ستتعلق هذه الاختيارات بالسعة التي يقدمها جهاز ESD وكيف يمكن أن يؤثر ذلك على أوقات صعود / هبوط الإشارات الرقمية الحالية.
أيضًا ، نظرًا لأن جهاز الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي أصبح الآن أقرب إلى "العالم الخارجي" ، فإنه سيتعرض لتهديدات مختلفة. يتضمن ذلك عطلًا محتملاً في الكبل يمكن أن يؤدي إلى قصر بين الإشارة وسكة الإمداد. في بيئة السيارات ، يعني هذا أن جهاز التفريغ الكهروستاتيكي يجب أن يكون قادرًا على تحمل أقل من 12 فولت عبر أطرافه دون عطل. إذا تم وضع جهاز ESD خلف مكثفات منع CMC و DC ، فإن هذا المطلب لم يعد صالحًا. يتضمن الشكل 1 مجموعة مختارة من الأجهزة التي يمكن استخدامها في أي من الوضعين ، مع إبراز الجهد العكسي المختلف ، (Vم.).
في تصميم السيارات ، أصبحت أهمية المحاكاة خلال مرحلة مفهوم المشروع أساسية. تتفهم Nexperia هذا وتدعم كلاً من محاكاة حدث ESD نفسه وأيضًا محاكاة SI. يمكن إجراء تقييم جهاز الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي باستخدام نماذج SEED (تصميم ESD فعال للنظام).
تأخذ المحاكاة باستخدام منهجية SEED في الاعتبار الواجهة جنبًا إلى جنب مع بقية الدائرة. تعتمد النماذج على دارة مكافئة لتمثيل المكثفات PHY و CMC والعرقلة. يمكن نمذجة كل من السلوك الثابت والديناميكي لحماية البيئة والتنمية المستدامة. باستخدام نماذج ومحاكاة SEED ، يمكن لمهندسي التصميم اختبار خيارات تصميم دوائر ESD واستخدام النتائج لمساعدتهم في اختيار جهاز حماية ESD المناسب ، حتى في مرحلة المفهوم. استخدمت Nexperia هذا النهج لتوصيف أجهزة الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي وتحليل كيفية أدائها في مواجهة التيارات الأولية والمتبقية الناتجة عن التفريغ الكهروستاتيكي المتحكم فيه. توفر Nexperia أيضًا بيانات معلمة S لجميع أجهزة الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي ، بما في ذلك تلك المستخدمة للواجهات عالية السرعة وخاصة روابط الفيديو. يمكن لمهندسي التصميم استخدام معلمات S في محاكاة النظام الفردي لنظامهم الفردي.
لمعرفة المزيد حول كيفية استخدام نماذج SEED والمحاكاة في الحماية وSI لواجهات السيارات عالية السرعة، راجع هذا المورد المفيد.
لمزيد من المعلومات حول منتجات Nexperia ESD لصناعة السيارات ، تفضل بزيارة: https://www.nexperia.com/applications/automotive/multimedia-bus-protection.html