В некоторых автомобилях уже есть системы, которые могут автоматически определять дорожные знаки или определять, когда автомобиль выходит за пределы своей полосы движения. Это функции, которые, по крайней мере, на данный момент, могут быть реализованы только с помощью видеодатчиков внутри и вокруг самого транспортного средства.
Несмотря на то, что использование и важность видеоданных в автомобильном секторе растет, до сих пор нет общепризнанных стандартов, определяющих, как видеоданные должны распределяться по транспортному средству. Выбор предпочтительного решения остается за производителем. Сюда входят проприетарные стандарты, такие как APIX, GSML и FPD-Link, которые поддерживают скорости 6 Гбит / с, 10 Гбит / с и 13 Гбит / с соответственно. Кроме того, растет использование автомобильного Ethernet со скоростью до 1 Гбит / с.
По мере роста требований к пропускной способности и разрешающей способности количество каналов видео, используемых в среднем автомобиле, также будет увеличиваться. Стандартное разрешение, которое совсем недавно было идеально подходящим для камер заднего вида, будет заменено датчиками высокой четкости с высокой частотой кадров, которые поддерживают захват изображений с высоким разрешением при высоких скоростях движения.
С точки зрения дизайна, при проектировании высокоскоростной видеосвязи необходимо учитывать, как поддерживать целостность сигнала, необходимую в таких суровых условиях. Каждый компонент, добавленный к тракту видеоданных, будет вносить потери, это будет влиять на выбор используемого коаксиального кабеля, качество разъемов и то, как сигнал направляется на физический интерфейс канала (PHY). Поддержание целостности сигнала имеет первостепенное значение, но это должно быть сбалансировано добавлением подходящих уровней защиты от потенциальных импульсов электростатического разряда и состояний отказа, таких как короткое замыкание.схема к аккумуляторной рейке. Интерфейс также должен выдерживать переходные напряжения до 10 кВ. Влияние вводимой емкости, связанной с используемыми защитными устройствами, необходимо тщательно учитывать, чтобы обеспечить защиту без нарушения целостности сигнала. Более подробную информацию можно найти в этом техническом документе:
Nexperia_Whitepaper_ESD_Protection_for_Automotive_High-Speed_Video_Links.pdf
Например, раньше рекомендовали размещать устройства ESD как можно ближе к PHY, чтобы защитить ИС. С тех пор этот совет изменился, и теперь для защиты от электростатического разряда предпочтительнее размещать защиту как можно ближе к разъему. Обычно это означает, что устройство ESD теперь находится на стороне разъема блокирующих конденсаторов постоянного тока, как показано на рисунке 1. Если используется дополнительный синфазный дроссель (CMC), это также означает перемещение устройства ESD со стороны PHY. со стороны разъема CMC.
Рисунок 1 Варианты размещения электростатического разряда (поставляются в PPT)
Итак, почему изменение подхода? Что ж, глядя на исходное положение, рядом с PHY, становится ясно, что устройство ESD предназначено для защиты чувствительной электронной схемы PHY. Но для этого электростатический разряд должен пройти через блокирующие конденсаторы постоянного тока и CMC. Вносимые потери, связанные с защитой от электростатического разряда, могут быть минимальными в этом положении, но очевидно, что другие компоненты и части схемы остаются незащищенными.
С технической точки зрения, наилучшее положение для защиты от электростатического разряда - как можно ближе к разъему. Здесь устройство ESD может ограничивать импульс ESD на землю, пока он все еще физически удален от схемы и особенно от самого PHY. Это причина того, почему некоторые из спецификаций в автомобильном секторе, например, предложенные Open Alliance Special Interest Group (SIG), теперь рекомендуют, чтобы защита от электростатического разряда была ближе к точке, в которой импульс электростатического разряда попадает на печатную плату. Намерение состоит в том, чтобы обеспечить защиту от электростатического разряда на основе потребностей системы, а не одного конкретного компонента. На рисунке 2 показано, как изменилось положение устройства ESD.
Рисунок 2: Физическое положение устройства защиты от электростатического разряда переместилось ближе к разъему (поставляется в PPT)
Перемещение устройства ESD ближе к разъему потенциально обеспечивает защиту большей части схемы, однако это имеет другие последствия из-за его близости к клеммам разъема. Эти последствия будут определять выбор дизайна, сделанный автомобильными инженерами, реализующими высокоскоростные интерфейсы, такие как видеоподключения. Этот выбор будет относиться к емкости, вносимой устройством ESD, и к тому, как это может повлиять на время нарастания / спада присутствующих цифровых сигналов.
Кроме того, поскольку устройство защиты от электростатического разряда теперь находится ближе к «внешнему миру», оно будет подвержено различным угрозам. Это включает в себя потенциальную неисправность кабеля, которая может привести к короткому замыканию между сигнальной шиной и шиной питания. В автомобильной среде это означает, что устройство ESD должно без сбоев выдерживать короткое замыкание на клеммах напряжением не менее 12 В. Если устройство ESD было размещено за конденсаторами CMC и DC, это требование больше не действует. На рисунке 1 показан набор устройств, которые можно использовать в любом из двух положений, с выделением различного обратного напряжения зазора (ВРВМ).
В автомобильном дизайне важность моделирования на этапе разработки концепции проекта становится все более важной. Nexperia понимает это и поддерживает как моделирование самого события ESD, так и симуляцию SI. Оценка устройства защиты от электростатического разряда может быть выполнена с использованием моделей SEED (System Efficient ESD Design).
При моделировании с использованием методологии SEED интерфейс рассматривается вместе с остальной частью схемы. Модели основаны на эквивалентной схеме для представления PHY, CMC и разделительных конденсаторов. Можно моделировать как статическое, так и динамическое поведение защиты от электростатического разряда. Используя симуляции и модели SEED, инженеры-проектировщики могут протестировать свои варианты проектирования схем ESD и использовать результаты, чтобы помочь им выбрать правильное устройство защиты ESD, даже на этапе разработки концепции. Компания Nexperia использовала этот подход, чтобы охарактеризовать свои устройства защиты от электростатического разряда и проанализировать, как они работают против начальных и остаточных токов, вызванных управляемым электростатическим разрядом. Nexperia также предоставляет данные S-параметров для всех своих устройств защиты от электростатических разрядов, включая те, которые используются для высокоскоростных интерфейсов и особенно для видеосвязи. S-параметры могут использоваться инженерами-проектировщиками при моделировании SI их индивидуальной системы.
Чтобы узнать больше о том, как модели и моделирование SEED используются для защиты и SI высокоскоростных автомобильных интерфейсов, ознакомьтесь с этим полезным ресурсом.
Для получения дополнительной информации о продуктах Nexperia ESD для автомобильной промышленности посетите: https://www.nexperia.com/applications/automotive/multimedia-bus-protection.html