일부 자동차에는 이미 도로 표지판을 자동으로 식별하거나 자동차가 자신의 차선을 벗어날 때 감지할 수 있는 시스템이 있습니다. 이것은 적어도 현재로서는 차량 내부와 주변의 비디오 센서를 통해서만 실현할 수 있는 기능입니다.
자동차 부문에서 비디오 데이터의 사용과 중요성이 증가하고 있지만, 비디오 데이터를 차량 주변에서 공유하는 방법을 정의하는 세계적으로 인정된 표준은 아직 없습니다. 선호하는 솔루션을 선택하는 것은 여전히 제조업체에 달려 있습니다. 여기에는 각각 6Gbit/s, 10Gbit/s 및 13Gbit/s의 속도를 지원하는 APIX, GSML 및 FPD-Link와 같은 독점 표준이 포함됩니다. 또한 최대 1Gbit/s 속도의 자동차 등급 이더넷 사용도 증가하고 있습니다.
대역폭 및 해상도에 대한 요구가 증가함에 따라 일반 차량에 사용되는 비디오 링크의 수도 증가할 것입니다. 얼마 전까지만 해도 후방 카메라에 완벽했던 표준 화질은 높은 이동 속도에서 고해상도 이미지 캡처를 지원하는 고화질, 높은 프레임 속도 센서로 대체될 것입니다.
설계 측면에서 고속 비디오 링크 설계는 이러한 열악한 환경에서 필요한 신호 무결성을 유지하는 방법을 고려해야 합니다. 비디오 데이터 경로에 추가되는 모든 구성 요소는 손실을 초래하며, 이는 사용되는 동축 케이블의 선택, 커넥터 품질 및 신호가 링크의 물리적 인터페이스(PHY)로 라우팅되는 방식에 영향을 미칩니다. 신호 무결성을 유지하는 것이 가장 중요하지만 잠재적인 ESD 펄스 및 단락과 같은 오류 조건에 대한 적절한 보호 수준을 추가하여 균형을 유지해야 합니다.회로 배터리 레일에. 인터페이스는 또한 최대 10kV의 과도 전압을 견뎌야 합니다. 신호 무결성에 영향을 주지 않으면서 보호를 제공하려면 사용된 보호 장치와 관련된 삽입 정전 용량의 영향을 신중하게 고려해야 합니다. 자세한 내용은 이 백서에서 확인할 수 있습니다.
Nexperia_백서_ESD_Protection_for_Automotive_High-Speed_Video_Links.pdf
예를 들어 IC를 보호하기 위해 ESD 장치를 가능한 한 PHY에 가깝게 배치하는 것이 좋습니다. 이 조언은 이후 변경되었으며 ESD 보호에 대한 선호되는 위치는 보호를 가능한 한 커넥터에 가깝게 배치하는 것입니다. 이는 일반적으로 그림 1과 같이 ESD 장치가 이제 DC 차단 커패시터의 커넥터 측에 있음을 의미합니다. 선택적인 공통 모드 초크(CMC)가 사용되는 경우 이는 또한 ESD 장치를 PHY 측에서 이동하는 것을 의미합니다. CMC의 커넥터 쪽에 연결합니다.
그림 1 ESD 배치 옵션(PPT로 제공됨)
그렇다면 접근 방식을 변경한 이유는 무엇입니까? 음, PHY 옆의 원래 위치를 보면 ESD 장치가 PHY의 민감한 전자 회로를 보호하기 위한 것임이 분명합니다. 그러나 그렇게 하려면 정전기 충격이 DC 차단 커패시터와 CMC를 통과해야 합니다. ESD 보호와 관련된 삽입 손실은 이 위치에서 최소화될 수 있지만 분명히 다른 구성 요소와 회로 부품은 보호되지 않습니다.
기술적인 관점에서 볼 때 ESD 보호를 위한 최상의 위치는 실제로 가능한 한 커넥터에 가깝습니다. 여기서 ESD 장치는 회로, 특히 PHY 자체에서 물리적으로 멀리 떨어져 있는 동안 ESD 펄스를 접지로 클램핑할 수 있습니다. 이것이 바로 Open Alliance SIG(Special Interest Group)에서 제안한 것과 같은 자동차 분야의 일부 사양에서 ESD 펄스가 PCB에 들어가는 지점에 ESD 보호를 더 가깝게 권장하는 이유입니다. 하나의 특정 구성 요소가 아니라 시스템의 요구 사항을 기반으로 ESD 보호를 제공하려는 의도입니다. 그림 2는 ESD 장치의 위치가 어떻게 변경되었는지 보여줍니다.
그림 2: ESD 보호 장치의 물리적 위치가 커넥터에 더 가깝게 이동했습니다(PPT로 제공됨).
ESD 장치를 커넥터에 더 가깝게 이동하면 잠재적으로 더 많은 회로를 보호할 수 있지만 커넥터 단자에 근접하기 때문에 다른 의미가 있습니다. 이러한 의미는 비디오 연결과 같은 고속 인터페이스를 구현하는 자동차 엔지니어의 설계 선택에 영향을 미칠 것입니다. 이러한 선택은 ESD 장치에 의해 도입된 커패시턴스와 이것이 존재하는 디지털 신호의 상승/하강 시간에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지와 관련이 있습니다.
또한 ESD 보호 장치가 이제 '외부 세계'에 더 가깝기 때문에 다양한 위협에 노출될 것입니다. 여기에는 신호와 공급 레일 사이의 단락으로 이어질 수 있는 케이블의 잠재적인 오류가 포함됩니다. 자동차 환경에서 이는 ESD 장치가 고장 없이 단자에서 최소 12V의 단락을 견딜 수 있어야 함을 의미합니다. ESD 장치가 CMC 및 DC 차단 커패시터 뒤에 배치된 경우 이 요구 사항은 더 이상 유효하지 않습니다. 그림 1에는 두 위치 중 하나에서 사용할 수 있는 장치 선택이 포함되어 있으며 서로 다른 역 스탠드오프 전압(VR.W.M.).
자동차 설계에서 프로젝트의 개념 단계에서 시뮬레이션의 중요성은 점점 더 중요해지고 있습니다. Nexperia는 이를 이해하고 ESD 이벤트 자체의 시뮬레이션과 SI 시뮬레이션을 모두 지원합니다. ESD 보호 장치의 평가는 SEED(System Efficient ESD Design) 모델을 사용하여 수행할 수 있습니다.
SEED 방법론을 사용한 시뮬레이션은 나머지 회로와 함께 인터페이스를 고려합니다. 모델은 PHY, CMC 및 차단 커패시터를 나타내는 등가 회로를 기반으로 합니다. ESD 보호의 정적 및 동적 동작을 모두 모델링할 수 있습니다. SEED 시뮬레이션 및 모델을 사용하여 설계 엔지니어는 ESD 회로 설계 선택을 테스트하고 결과를 사용하여 개념 단계에서도 올바른 ESD 보호 장치를 선택할 수 있습니다. Nexperia는 이 접근 방식을 사용하여 ESD 보호 장치를 특성화하고 제어된 정전기 방전에 의해 유도된 초기 및 잔류 전류에 대한 성능을 분석했습니다. Nexperia는 또한 고속 인터페이스 및 특히 비디오 링크에 사용되는 것을 포함하여 모든 ESD 보호 장치에 대한 S-파라미터 데이터를 제공합니다. S-파라미터는 설계 엔지니어가 개별 시스템의 SI 시뮬레이션에서 사용할 수 있습니다.
고속 자동차 인터페이스의 보호 및 SI에서 SEED 모델 및 시뮬레이션이 어떻게 사용되는지 자세히 알아보려면 이 유용한 리소스를 확인하십시오.
자동차 산업용 Nexperia ESD 제품에 대한 자세한 내용은 https://www.nexperia.com/applications/automotive/multimedia-bus-protection.html을 참조하십시오.