Beberapa mobil sudah memiliki sistem yang dapat secara otomatis mengidentifikasi rambu-rambu jalan atau mendeteksi ketika mobil melayang di luar jalurnya sendiri. Ini adalah fitur-fitur yang, setidaknya untuk saat ini, hanya dapat diwujudkan dengan menggunakan sensor video di dalam dan di sekitar kendaraan itu sendiri.
Meskipun penggunaan dan pentingnya data video meningkat di sektor otomotif, masih belum ada standar yang diakui secara global untuk menentukan bagaimana data video harus dibagikan di sekitar kendaraan. Masih diserahkan kepada produsen untuk memilih solusi pilihan mereka. Ini termasuk standar kepemilikan seperti APIX, GSML dan FPD-Link, yang masing-masing mendukung kecepatan 6 Gbit/dtk, 10 Gbit/dtk, dan 13 Gbit/dtk. Selain itu, penggunaan Ethernet tingkat otomotif dengan kecepatan hingga 1 Gbit/s juga meningkat.
Seiring permintaan bandwidth dan resolusi meningkat, jumlah tautan video yang digunakan di kendaraan rata-rata juga akan bertambah. Definisi standar, yang beberapa waktu lalu sangat bagus untuk kamera mundur, akan diganti dengan sensor high framerate definisi tinggi yang mendukung pengambilan gambar resolusi tinggi pada kecepatan perjalanan tinggi.
Dari aspek desain, desain tautan video berkecepatan tinggi perlu mempertimbangkan cara mempertahankan integritas sinyal yang diperlukan dalam lingkungan yang keras seperti itu. Setiap komponen yang ditambahkan ke jalur data video akan menimbulkan kerugian, hal ini akan mempengaruhi pilihan kabel koaksial yang digunakan, kualitas konektor dan bagaimana sinyal dirutekan ke antarmuka fisik tautan (PHY). Mempertahankan integritas sinyal adalah yang terpenting tetapi ini perlu diimbangi dengan menambahkan tingkat perlindungan yang sesuai terhadap potensi pulsa ESD dan kondisi gangguan, seperti short-sirkit ke rel baterai. Antarmuka juga perlu menahan tegangan transien hingga 10kV. Dampak kapasitansi penyisipan yang terkait dengan perangkat proteksi yang digunakan harus dipertimbangkan dengan cermat untuk memberikan perlindungan tanpa memengaruhi integritas sinyal. Rincian lebih lanjut dapat ditemukan di kertas putih ini:
Nexperia_Whitepaper_ESD_Protection_for_Automotive_High-Speed_Video_Links.pdf
Sebagai contoh, rekomendasi dulu adalah menempatkan perangkat ESD sedekat mungkin dengan PHY, untuk melindungi IC. Saran ini telah berubah dan posisi yang lebih disukai untuk perlindungan ESD sekarang adalah menempatkan perlindungan sedekat mungkin dengan konektor. Ini biasanya berarti perangkat ESD sekarang berada di sisi konektor kapasitor pemblokiran DC, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. Jika choke mode umum (CMC) opsional digunakan, ini juga berarti memindahkan perangkat ESD dari sisi PHY ke sisi konektor CMC.
Gambar 1 Pilihan untuk penempatan ESD (seperti yang disediakan dalam PPT)
Jadi, mengapa perubahan pendekatan? Nah, melihat posisi aslinya, di sebelah PHY, jelas bahwa perangkat ESD dimaksudkan untuk melindungi sirkuit elektronik sensitif PHY. Tetapi untuk melakukan itu kejut elektrostatik harus melewati kapasitor pemblokiran DC dan CMC. Kerugian penyisipan yang terkait dengan perlindungan ESD mungkin minimal dalam posisi ini, tetapi jelas itu membuat komponen dan bagian lain dari sirkuit tidak terlindungi.
Dari sudut pandang teknis, posisi terbaik untuk perlindungan ESD sebenarnya adalah sedekat mungkin dengan konektor. Di sini, perangkat ESD dapat menjepit pulsa ESD ke ground saat masih jauh secara fisik dari sirkuit dan terutama PHY itu sendiri. Inilah alasan mengapa beberapa spesifikasi di sektor otomotif, seperti yang diusulkan oleh Open Alliance Special Interest Group (SIG), kini merekomendasikan agar proteksi ESD lebih dekat dengan titik masuknya pulsa ESD ke PCB. Tujuannya adalah untuk memberikan perlindungan ESD berdasarkan kebutuhan sistem, bukan satu komponen tertentu. Gambar 2 menunjukkan bagaimana posisi perangkat ESD telah berubah.
Gambar 2: Posisi fisik perangkat perlindungan ESD telah bergerak lebih dekat ke konektor (disertakan dalam PPT)
Memindahkan perangkat ESD lebih dekat ke konektor berpotensi memberikan perlindungan untuk lebih banyak sirkuit, namun memiliki implikasi lain karena kedekatannya dengan terminal konektor. Implikasi ini akan membentuk pilihan desain yang dibuat oleh para insinyur otomotif yang mengimplementasikan antarmuka berkecepatan tinggi, seperti koneksi video. Pilihan ini akan berhubungan dengan kapasitansi yang diperkenalkan oleh perangkat ESD dan bagaimana hal ini dapat mempengaruhi waktu naik/turun dari sinyal digital yang ada.
Selain itu, karena perangkat proteksi ESD sekarang lebih dekat dengan 'dunia luar' maka akan terkena berbagai ancaman. Ini termasuk kesalahan potensial pada kabel yang dapat menyebabkan hubungan pendek antara sinyal dan rel suplai. Dalam lingkungan otomotif, ini berarti perangkat ESD harus mampu menahan arus pendek setidaknya 12 V di seluruh terminalnya tanpa kegagalan. Jika perangkat ESD ditempatkan di belakang kapasitor pemblokiran CMC dan DC, persyaratan ini tidak berlaku lagi. Gambar 1 mencakup pilihan perangkat yang dapat digunakan di salah satu dari dua posisi, menyoroti tegangan kebuntuan terbalik yang berbeda, (VR.W.M.).
Dalam desain otomotif, pentingnya simulasi selama fase konsep proyek menjadi penting. Nexperia memahami hal ini dan mendukung simulasi acara ESD itu sendiri dan juga simulasi SI. Evaluasi perangkat proteksi ESD dapat dilakukan dengan menggunakan model SEED (System Efficient ESD Design).
Simulasi menggunakan metodologi SEED mempertimbangkan antarmuka bersama dengan rangkaian lainnya. Model didasarkan pada rangkaian ekivalen untuk mewakili kapasitor PHY, CMC, dan pemblokiran. Perilaku statis dan dinamis dari perlindungan ESD dapat dimodelkan. Dengan menggunakan simulasi dan model SEED, para insinyur desain dapat menguji pilihan desain sirkuit ESD mereka dan menggunakan hasilnya untuk membantu mereka memilih perangkat perlindungan ESD yang tepat, bahkan pada fase konsep. Nexperia telah menggunakan pendekatan ini untuk mengkarakterisasi perangkat perlindungan ESD dan menganalisis kinerjanya terhadap arus awal dan sisa yang disebabkan oleh pelepasan muatan listrik statis terkontrol. Nexperia juga menyediakan data parameter S untuk semua perangkat perlindungan ESD-nya, termasuk yang digunakan untuk antarmuka Kecepatan Tinggi dan khususnya tautan video. Parameter S dapat digunakan oleh insinyur desain dalam simulasi SI dari sistem masing-masing.
Untuk mempelajari lebih lanjut tentang bagaimana model dan simulasi SEED digunakan dalam perlindungan dan SI antarmuka otomotif berkecepatan tinggi, lihat sumber daya yang berguna ini.
Untuk informasi lebih lanjut tentang produk Nexperia ESD untuk industri otomotif, kunjungi: https://www.nexperia.com/applications/automotive/multimedia-bus-protection.html