一部の車は、道路標識を自動的に識別したり、車が自分の車線の外にドリフトしていることを検出したりできるシステムをすでに備えています。 これらは、少なくとも今のところ、車両自体の内部と周囲のビデオセンサーを使用してのみ実現できる機能です。
自動車部門ではビデオデータの使用と重要性が高まっていますが、ビデオデータを車両全体で共有する方法を定義するための世界的に認められた基準はまだありません。 好みのソリューションを選択するのは、依然としてメーカーに任されています。 これには、APIX、GSML、FPD-Linkなど、それぞれ6 Gbit / s、10 Gbit / s、13 Gbit / sの速度をサポートする独自の標準が含まれます。 さらに、最大1 Gbit / sの速度の自動車グレードのイーサネットの使用も増加しています。
帯域幅と解像度の需要が高まるにつれて、平均的な車両で使用されるビデオリンクの数も増加します。 ほんの少し前まではカメラを反転させるのに完全に適していた標準解像度が、高速走行での高解像度画像キャプチャをサポートする高解像度、高フレームレートのセンサーに置き換えられます。
設計の観点から、高速ビデオリンクの設計では、このような過酷な環境で必要なシグナルインテグリティを維持する方法を検討する必要があります。 ビデオデータパスに追加されたすべてのコンポーネントは損失をもたらします。これは、使用する同軸ケーブルの選択、コネクタの品質、および信号がリンクの物理インターフェイス（PHY）にルーティングされる方法に影響します。 シグナルインテグリティを維持することが最も重要ですが、これは、潜在的なESDパルスや短絡などの障害状態に対する適切なレベルの保護を追加することとバランスを取る必要があります。回路 バッテリーレールに。 インターフェイスは、最大10kVの過渡電圧にも耐える必要があります。 シグナルインテグリティに影響を与えることなく保護を提供するには、使用する保護デバイスに関連する挿入容量の影響を慎重に検討する必要があります。 詳細については、次のホワイトペーパーを参照してください。
Nexperia_Whitepaper_ESD_Protection_for_Automotive_High-Speed_Video_Links.pdf
一例として、ICを保護するために、ESDデバイスをPHYのできるだけ近くに配置することが推奨されていました。 その後、このアドバイスは変更され、ESD保護の好ましい位置は、保護をコネクタのできるだけ近くに配置することです。 これは通常、図1に示すように、ESDデバイスがDCブロッキングコンデンサのコネクタ側にあることを意味します。オプションのコモンモードチョーク（CMC）が使用されている場合、これは、ESDデバイスをPHY側から移動することも意味します。 CMCのコネクタ側に。
図1ESD配置のオプション（PPTで提供）
では、なぜアプローチを変えるのでしょうか。 さて、PHYの隣の元の位置を見ると、ESDデバイスがPHYの敏感な電子回路を保護することを目的としていることは明らかです。 しかし、それを行うには、静電ショックがDCブロッキングコンデンサとCMCを通過する必要があります。 この位置では、ESD保護に関連する挿入損失は最小限に抑えられますが、回路の他のコンポーネントや部品は保護されないままになります。
技術的な観点から、ESD保護の最適な位置は、実際には可能な限りコネクタに近い位置です。 ここで、ESDデバイスは、回路、特にPHY自体から物理的に離れている間に、ESDパルスをグランドにクランプダウンできます。 これが、Open Alliance Special Interest Group（SIG）によって提案されたものなど、自動車セクターの一部の仕様で、ESDパルスがPCBに入るポイントにESD保護を近づけることを推奨している理由です。 その意図は、特定の2つのコンポーネントではなく、システムのニーズに基づいてESD保護を提供することです。 図XNUMXは、ESDデバイスの位置がどのように変化したかを示しています。
図2：ESD保護デバイスの物理的位置がコネクタに近づきました（PPTで提供）
ESDデバイスをコネクタに近づけると、回路の保護が強化される可能性がありますが、コネクタの端子に近接しているため、他の影響もあります。 これらの影響は、ビデオ接続などの高速インターフェイスを実装する自動車エンジニアによる設計の選択を形作ります。 これらの選択は、ESDデバイスによって導入される静電容量と、これが存在するデジタル信号の立ち上がり/立ち下がり時間にどのように影響するかに関するものです。
また、ESD保護デバイスは「外の世界」に近づいているため、さまざまな脅威にさらされます。 これには、信号と電源レールの間の短絡につながる可能性のあるケーブルの潜在的な障害が含まれます。 自動車環境では、これは、ESDデバイスが故障することなく端子間で少なくとも12Vの短絡に耐えることができる必要があることを意味します。 ESDデバイスがCMCおよびDCブロッキングコンデンサの後ろに配置されている場合、この要件は無効になります。 図1には、XNUMXつの位置のいずれかで使用できるデバイスの選択が含まれており、異なる逆スタンドオフ電圧（VRWM).
自動車の設計では、プロジェクトの構想段階でのシミュレーションの重要性が不可欠になりつつあります。 Nexperiaはこれを理解しており、ESDイベント自体のシミュレーションとSIシミュレーションの両方をサポートしています。 ESD保護デバイスの評価は、SEED（System Efficient ESD Design）モデルを使用して行うことができます。
SEED手法を使用したシミュレーションでは、回路の残りの部分とともにインターフェイスが考慮されます。 モデルは、PHY、CMC、およびブロッキングコンデンサを表す等価回路に基づいています。 ESD保護の静的および動的な動作の両方をモデル化できます。 SEEDシミュレーションとモデルを使用して、設計エンジニアはESD回路設計の選択をテストし、その結果を使用して、コンセプト段階でも適切なESD保護デバイスを選択できます。 Nexperiaは、このアプローチを使用して、ESD保護デバイスの特性を明らかにし、制御された静電放電によって誘導される初期電流および残留電流に対してそれらがどのように機能するかを分析しました。 Nexperiaは、高速インターフェース、特にビデオリンクに使用されるものを含む、すべてのESD保護デバイスのSパラメータデータも提供します。 Sパラメータは、設計エンジニアが個々のシステムのSIシミュレーションで使用できます。
高速自動車インターフェースの保護と SI で SEED モデルとシミュレーションがどのように使用されるかについて詳しく知りたい場合は、この便利なリソースを確認してください。
自動車業界向けのNexperiaESD製品の詳細については、https：//www.nexperia.com/applications/automotive/multimedia-bus-protection.htmlをご覧ください。