חלק מהמכוניות כבר כוללות מערכות שיכולות לזהות אוטומטית תמרורים או לזהות מתי המכונית נסחפת מחוץ לנתיב שלה. אלה תכונות שלפחות לעת עתה ניתן לממש רק באמצעות חיישני וידיאו בתוך הרכב וסביבו.
למרות שהשימוש והחשיבות של נתוני הווידיאו גדל בתחום הרכב, עדיין אין תקנים מוכרים עולמיים כדי להגדיר כיצד יש לשתף את נתוני הווידיאו סביב רכב. עדיין נשאר ליצרן לבחור את הפתרון המועדף עליו. זה כולל סטנדרטים קנייניים כגון APIX, GSML ו- FPD-Link, התומכים במהירויות של 6 Gbit/s, 10 Gbit/s ו -13 Gbit/s בהתאמה. בנוסף, השימוש ב- Ethernet ברמת רכב במהירות של עד 1 Gbit/s גדל גם הוא.
ככל שהביקוש לרוחב הפס ולרזולוציה יגדל, גם מספר קישורי הווידאו המשמשים ברכב ממוצע יבנה. ההגדרה הסטנדרטית, שרק לפני זמן קצר הייתה טובה לחלוטין למצלמות רוורס, תוחלף בחיישני HD בחדות גבוהה במסגרת גבוהה שתומכים בצילום תמונות ברזולוציה גבוהה במהירויות נסיעה גבוהות.
מבחינה עיצובית, עיצוב קישור וידאו מהיר צריך לשקול כיצד לשמור על תקינות האות הנדרשת בסביבה כה קשה. כל רכיב שיתווסף לנתיב נתוני הווידאו יביא להפסדים, הדבר ישפיע על בחירת הכבל הקואקסיאלי בשימוש, על איכות המחברים ועל אופן ניתוב האות לממשק הפיזי של הקישור (PHY). שמירה על שלמות האות היא דבר עליון אך יש לאזן זאת עם הוספת רמות הגנה מתאימות מפני פולסים ESD פוטנציאליים ותנאי תקלה, כגון קצר-מעגל למעקה הסוללות. הממשק גם צריך לעמוד במתח זמני של עד 10kV. יש לבחון היטב את ההשפעה של קיבול ההכנסה הקשור למכשירי ההגנה בהם נעשה שימוש על מנת לספק הגנה מבלי לפגוע בשלמות האות. פרטים נוספים ניתן למצוא בנייר הלבן הזה:
Nexperia_Whitepaper_ESD_Protection_for_Automotive_High-Speed_Video_Links.pdf
כדוגמה, ההמלצה בעבר הייתה למקם התקני ESD קרוב ככל האפשר ל- PHY, כדי להגן על ה- IC. עצה זו השתנתה מאז והמיקום המועדף להגנה על ESD הוא כעת להציב הגנה קרוב ככל האפשר למחבר. זה בדרך כלל אומר שמכשיר ESD נמצא כעת בצד המחבר של קבלים חסימת DC, כפי שמוצג באיור 1. אם נעשה שימוש בחנק אופציונלי במצב משותף (CMC), המשמעות היא גם העברת מכשיר ה- ESD מהצד PHY. לצד המחבר של ה- CMC.
איור 1 אפשרויות למיקום ESD (כפי שמסופק ב- PPT)
אם כך, מדוע שינוי הגישה? ובכן, במבט על המיקום המקורי, ליד ה- PHY, ברור שמכשיר ה- ESD נועד להגן על המעגלים האלקטרוניים הרגישים של ה- PHY. אך על מנת לעשות זאת, ההלם האלקטרוסטטי יצטרך לעבור דרך קבלים חסימת DC ו- CMC. הפסדי ההכנסה הקשורים להגנה על ESD עשויים להיות מינימליים במצב זה, אך ברור שהיא משאירה רכיבים וחלקים אחרים של המעגל ללא הגנה.
מבחינה טכנית, המיקום הטוב ביותר להגנה על ה- ESD הוא למעשה קרוב ככל האפשר למחבר. כאן, מכשיר ה- ESD יכול להדק את דופק ה- ESD לקרקע בזמן שהוא עדיין מרוחק פיזית מהמעגל ובעיקר מה- PHY עצמו. זו הסיבה שחלק מהמפרטים בתחום הרכב, כגון אלה המוצעים על ידי קבוצת ההתעניינות המיוחדת Open Alliance (SIG), ממליצים כעת להגנה על ה- ESD להיות קרוב יותר לנקודה שבה דופק ה- ESD נכנס למעגל הלוח. הכוונה היא לספק הגנת ESD המבוססת על צרכי המערכת, ולא על רכיב ספציפי אחד. איור 2 מראה כיצד המיקום של מכשיר ה- ESD השתנה.
איור 2: המיקום הפיזי של התקן ההגנה ESD התקרב למחבר (מסופק ב- PPT)
העברת התקן ה- ESD קרוב למחבר עשויה לספק הגנה על יותר מהמעגל, אולם יש לזה השלכות אחרות בשל קרבתו למסופי המחבר. השלכות אלה יעצבו את הבחירות העיצוביות שעשו מהנדסי הרכב שמיישמים ממשקים מהירים, כגון חיבורי וידיאו. בחירות אלה יתייחסו לקיבול שהציג מכשיר ה- ESD וכיצד הדבר עשוי להשפיע על זמני העלייה/הירידה של האותות הדיגיטליים הקיימים.
כמו כן, מכיוון שמכשיר ההגנה ESD קרוב יותר ל'עולם החיצון 'הוא ייחשף לאיומים שונים. זה כולל תקלה אפשרית בכבל שעלולה להוביל לקצר בין אות למסילת אספקה. בסביבת רכב, המשמעות היא שמכשיר ה- ESD צריך להיות מסוגל לעמוד בקצר של 12 וולט לפחות על פני המסופים שלו ללא כשל. אם התקן ESD הונח מאחורי קבלים חסימת CMC ו- DC, דרישה זו אינה תקפה עוד. איור 1 כולל מבחר מכשירים שניתן להשתמש בהם באחת משתי העמדות, תוך הדגשת מתח ההמתנה ההפוך השונה, (VRWM).
בעיצוב הרכב, חשיבות הסימולציה בשלב הרעיון של הפרויקט הופכת להיות מהותית. Nexperia מבינה זאת ותומכת הן בסימולציה של אירוע ה- ESD עצמו והן בהדמיית SI. הערכת מכשיר ההגנה ESD יכולה להיעשות באמצעות מודלים SEED (System Efficient ESD Design).
סימולציה באמצעות מתודולוגיית SEED שוקלת את הממשק יחד עם שאר המעגלים. הדגמים מבוססים על מעגל שווה ערך לייצוג קבלים PHY, CMC וחסימה. ניתן לדגם התנהגות סטטית ודינאמית של הגנת ה- ESD. באמצעות סימולציות ודגמים של SEED יכולים מהנדסי התכנון לבדוק את אפשרויות העיצוב של מעגלי ה- ESD שלהם ולהשתמש בתוצאות כדי לסייע להם לבחור את מכשיר ההגנה ESD הנכון, אפילו בשלב הרעיון. Nexperia השתמשה בגישה זו כדי לאפיין את התקני ההגנה שלה ב- ESD ולנתח את הביצועים שלהם כנגד זרמים ראשוניים ושאריות הנגרמות על ידי פריקה אלקטרוסטטית מבוקרת. Nexperia מספקת גם נתוני פרמטר S לכל מכשירי ההגנה ESD שלה, כולל אלה המשמשים ממשקים מהירים ובעיקר קישורי וידאו. ניתן להשתמש בפרמטרי S על ידי מהנדסי עיצוב בהדמיית SI של המערכת האישית שלהם.
כדי ללמוד עוד על האופן שבו נעשה שימוש בדגמי SEED ובסימולציה בהגנה וב-SI של ממשקי רכב מהירים, בדוק את המשאב השימושי הזה.
למידע נוסף אודות מוצרי Nexperia ESD לתעשיית הרכב, בקר בכתובת: https://www.nexperia.com/applications/automotive/multimedia-bus-protection.html