Alguns carros já possuem sistemas que podem identificar automaticamente os sinais de trânsito ou detectar quando o carro está saindo de sua própria faixa. São características que, pelo menos por enquanto, só podem ser realizadas por meio de sensores de vídeo dentro e ao redor do próprio veículo.
Embora o uso e a importância dos dados de vídeo estejam aumentando no setor automotivo, ainda não existem padrões reconhecidos globalmente para definir como os dados de vídeo devem ser compartilhados em um veículo. Ainda assim, cabe ao fabricante escolher sua solução preferida. Isso inclui padrões proprietários como APIX, GSML e FPD-Link, que suportam velocidades de 6 Gbit / s, 10 Gbit / se 13 Gbit / s, respectivamente. Além disso, o uso de Ethernet automotivo com velocidades de até 1 Gbit / s também está aumentando.
Conforme a demanda por largura de banda e resolução aumenta, o número de links de vídeo usados em um veículo médio também aumentará. A definição padrão, que há pouco tempo era perfeitamente boa para inverter câmeras, será substituída por sensores de alta definição e alta taxa de quadros que suportam captura de imagem de alta resolução em altas velocidades de deslocamento.
Do ponto de vista do projeto, o projeto do link de vídeo de alta velocidade precisa considerar como manter a integridade do sinal necessária em um ambiente tão hostil. Cada componente adicionado ao caminho de dados de vídeo irá apresentar perdas, isso irá influenciar a escolha do cabo coaxial usado, a qualidade dos conectores e como o sinal é encaminhado para a interface física do link (PHY). Manter a integridade do sinal é fundamental, mas isso precisa ser balanceado com a adição de níveis adequados de proteção contra pulsos de ESD em potencial e condições de falha, como um curtoo circuito ao trilho da bateria. A interface também precisa suportar tensões transitórias de até 10kV. O impacto da capacitância de inserção associada aos dispositivos de proteção usados deve ser cuidadosamente considerado para fornecer proteção sem afetar a integridade do sinal. Mais detalhes podem ser encontrados neste white paper:
Nexperia_Whitepaper_ESD_Protection_for_Automotive_High-Speed_Video_Links.pdf
Como exemplo, a recomendação costumava ser colocar os dispositivos ESD o mais próximo possível do PHY, para proteger o IC. Este conselho mudou desde então e a posição preferida para proteção ESD agora é colocar a proteção o mais próximo possível do conector. Isso normalmente significa que o dispositivo ESD está agora no lado do conector dos capacitores de bloqueio DC, conforme mostrado na Figura 1. Se uma bobina de modo comum opcional (CMC) for usada, isso também significa mover o dispositivo ESD do lado PHY ao lado do conector do CMC.
Figura 1 Opções para colocação de ESD (conforme fornecido no PPT)
Então, por que a mudança de abordagem? Bem, olhando para a posição original, ao lado do PHY, é claro que o dispositivo ESD se destina a proteger o circuito eletrônico sensível do PHY. Mas, para fazer isso, o choque eletrostático precisaria passar pelos capacitores de bloqueio CC e pelo CMC. As perdas de inserção associadas à proteção ESD podem ser mínimas nesta posição, mas claramente deixa outros componentes e partes do circuito desprotegidos.
Do ponto de vista técnico, a melhor posição para a proteção ESD é, na verdade, o mais próximo possível do conector. Aqui, o dispositivo ESD pode prender o pulso ESD ao aterramento enquanto ainda está fisicamente distanciado do circuito e especialmente do próprio PHY. Por isso, algumas das especificações do setor automotivo, como as propostas pelo Open Alliance Special Interest Group (SIG), agora recomendam que a proteção ESD fique mais próxima do ponto em que o pulso ESD entra no PCB. A intenção é fornecer proteção ESD com base nas necessidades do sistema, ao invés de um componente específico. A Figura 2 mostra como a posição do dispositivo ESD mudou.
Figura 2: A posição física do dispositivo de proteção ESD aproximou-se do conector (fornecido em PPT)
Mover o dispositivo ESD para mais perto do conector potencialmente fornece proteção para uma parte maior do circuito, no entanto, tem outras implicações devido à sua proximidade aos terminais do conector. Essas implicações irão moldar as escolhas de design feitas por engenheiros automotivos que implementam interfaces de alta velocidade, como conexões de vídeo. Essas escolhas estão relacionadas à capacitância introduzida pelo dispositivo ESD e como isso pode impactar os tempos de subida / queda dos sinais digitais presentes.
Além disso, como o dispositivo de proteção ESD está agora mais próximo do 'mundo externo', ele estará exposto a diferentes ameaças. Isso inclui uma falha potencial no cabo que pode levar a um curto entre um sinal e um trilho de alimentação. Em um ambiente automotivo, isso significa que o dispositivo ESD precisa ser capaz de suportar um curto-circuito de pelo menos 12 V em seus terminais sem falhar. Se o dispositivo ESD foi colocado atrás dos capacitores de bloqueio CMC e DC, este requisito não é mais válido. A Figura 1 inclui uma seleção de dispositivos que podem ser usados em qualquer uma das duas posições, destacando as diferentes tensões de afastamento reverso, (VR.W.M.).
No design automotivo, a importância da simulação durante a fase de conceito de um projeto está se tornando essencial. Nexperia entende isso e suporta tanto a simulação do evento ESD em si quanto a simulação SI. A avaliação do dispositivo de proteção ESD pode ser feita usando os modelos SEED (System Efficient ESD Design).
A simulação usando a metodologia SEED considera a interface junto com o resto do circuito. Os modelos são baseados em um circuito equivalente para representar o PHY, CMC e capacitores de bloqueio. O comportamento estático e dinâmico da proteção ESD pode ser modelado. Usando simulações e modelos do SEED, os engenheiros de projeto podem testar suas escolhas de projeto de circuitos ESD e usar os resultados para ajudá-los a escolher o dispositivo de proteção ESD certo, mesmo na fase de conceito. Nexperia usou esta abordagem para caracterizar seus dispositivos de proteção ESD e analisar como eles atuam contra as correntes iniciais e residuais induzidas por uma descarga eletrostática controlada. Nexperia também fornece dados de parâmetro S para todos os seus dispositivos de proteção ESD, incluindo aqueles usados para interfaces de alta velocidade e, especialmente, links de vídeo. Os parâmetros S podem ser usados por engenheiros de projeto na simulação SI de seu sistema individual.
Para saber mais sobre como os modelos e simulações SEED são usados na proteção e SI de interfaces automotivas de alta velocidade, confira este recurso útil.
Para obter mais informações sobre os produtos Nexperia ESD para a indústria automotiva, visite: https://www.nexperia.com/applications/automotive/multimedia-bus-protection.html