Một số ô tô đã trang bị hệ thống có thể tự động xác định các biển báo đường bộ hoặc phát hiện khi ô tô đang trôi ngoài làn đường của chính mình. Đây là những tính năng, ít nhất là hiện tại, chỉ có thể được thực hiện bằng cách sử dụng các cảm biến video bên trong và xung quanh xe.
Mặc dù việc sử dụng và tầm quan trọng của dữ liệu video ngày càng tăng trong lĩnh vực ô tô, vẫn chưa có tiêu chuẩn được công nhận trên toàn cầu để xác định cách dữ liệu video nên được chia sẻ xung quanh một chiếc xe. Nó vẫn còn tùy thuộc vào nhà sản xuất để lựa chọn giải pháp ưa thích của họ. Điều này bao gồm các tiêu chuẩn độc quyền như APIX, GSML và FPD-Link, hỗ trợ tốc độ lần lượt là 6 Gbit / s, 10 Gbit / s và 13 Gbit / s. Ngoài ra, việc sử dụng Ethernet cấp ô tô với tốc độ lên đến 1 Gbit / s cũng đang gia tăng.
Khi nhu cầu về băng thông và độ phân giải tăng lên, số lượng liên kết video được sử dụng trên một phương tiện trung bình cũng sẽ tăng lên. Độ nét tiêu chuẩn, chỉ cách đây không lâu là hoàn hảo cho camera lùi, sẽ được thay thế bằng cảm biến độ nét cao, tốc độ khung hình cao hỗ trợ chụp ảnh độ phân giải cao ở tốc độ di chuyển cao.
Từ khía cạnh thiết kế, thiết kế liên kết video tốc độ cao cần phải xem xét cách duy trì tính toàn vẹn của tín hiệu cần thiết trong một môi trường khắc nghiệt như vậy. Mọi thành phần được thêm vào đường dẫn dữ liệu video sẽ gây ra tổn thất, điều này sẽ ảnh hưởng đến việc lựa chọn cáp đồng trục được sử dụng, chất lượng của các đầu nối và cách tín hiệu được chuyển đến giao diện vật lý của liên kết (PHY). Việc duy trì tính toàn vẹn của tín hiệu là điều tối quan trọng nhưng điều này cần được cân bằng với việc bổ sung các mức bảo vệ phù hợp chống lại các xung ESD tiềm ẩn và các điều kiện lỗi, chẳng hạn như đoản mạchmạch đến đường ray pin. Giao diện cũng cần phải chịu được điện áp quá độ lên đến 10kV. Tác động của điện dung chèn liên quan đến các thiết bị bảo vệ được sử dụng phải được xem xét cẩn thận để cung cấp khả năng bảo vệ mà không ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của tín hiệu. Có thể tìm thấy thêm chi tiết trong sách trắng này:
Nexperia_Whitepaper_ESD_Protection_for_Automotive_High-Speed_Video_Links.pdf
Ví dụ, khuyến nghị trước đây là đặt các thiết bị ESD càng gần PHY càng tốt, để bảo vệ IC. Lời khuyên này đã thay đổi và vị trí ưu tiên cho bảo vệ ESD bây giờ là đặt bảo vệ càng gần đầu nối càng tốt. Điều này thường có nghĩa là thiết bị ESD hiện đang ở phía đầu nối của tụ điện chặn DC, như trong Hình 1. Nếu sử dụng cuộn cảm chế độ chung (CMC) tùy chọn, điều này cũng có nghĩa là di chuyển thiết bị ESD khỏi phía PHY vào phía đầu nối của CMC.
Hình 1 Các tùy chọn để đặt ESD (như được cung cấp trong PPT)
Vì vậy, tại sao lại thay đổi cách tiếp cận? Vâng, nhìn vào vị trí ban đầu, bên cạnh PHY, rõ ràng là thiết bị ESD nhằm bảo vệ mạch điện tử nhạy cảm của PHY. Nhưng để làm được điều đó, cú sốc tĩnh điện sẽ cần phải đi qua các tụ điện chặn DC và CMC. Suy hao chèn liên quan đến bảo vệ ESD có thể là nhỏ nhất ở vị trí này, nhưng rõ ràng là nó khiến các thành phần và bộ phận khác của mạch điện không được bảo vệ.
Từ quan điểm kỹ thuật, vị trí tốt nhất cho bảo vệ ESD thực sự càng gần đầu nối càng tốt. Ở đây, thiết bị ESD có thể kẹp xung ESD xuống đất trong khi nó vẫn ở khoảng cách vật lý với mạch điện và đặc biệt là bản thân PHY. Đây là lý do tại sao một số thông số kỹ thuật trong lĩnh vực ô tô, chẳng hạn như các thông số kỹ thuật do Nhóm lợi ích đặc biệt của Liên minh mở (SIG) đề xuất, hiện khuyến nghị rằng bảo vệ ESD gần với điểm xung ESD đi vào PCB. Mục đích là cung cấp bảo vệ ESD dựa trên nhu cầu của hệ thống, thay vì một thành phần cụ thể. Hình 2 cho thấy vị trí của thiết bị ESD đã thay đổi như thế nào.
Hình 2: Vị trí vật lý của thiết bị bảo vệ ESD đã di chuyển gần hơn đến đầu nối (được cung cấp trong PPT)
Di chuyển thiết bị ESD đến gần đầu nối hơn có thể cung cấp khả năng bảo vệ cho nhiều mạch hơn, tuy nhiên, nó có những tác động khác do nó ở gần các đầu nối của đầu nối. Những tác động này sẽ định hình các lựa chọn thiết kế do các kỹ sư ô tô thực hiện khi thực hiện các giao diện tốc độ cao, chẳng hạn như kết nối video. Những lựa chọn này sẽ liên quan đến điện dung do thiết bị ESD đưa vào và điều này có thể ảnh hưởng như thế nào đến thời gian tăng / giảm của tín hiệu kỹ thuật số hiện có.
Ngoài ra, bởi vì thiết bị bảo vệ ESD hiện đã gần gũi hơn với 'thế giới bên ngoài', nó sẽ phải đối mặt với các mối đe dọa khác nhau. Điều này bao gồm một lỗi tiềm ẩn trên cáp có thể dẫn đến đoản mạch giữa tín hiệu và đường ray cung cấp. Trong môi trường ô tô, điều này có nghĩa là thiết bị ESD cần phải có khả năng chịu được dòng điện ngắn ít nhất 12 V trên các thiết bị đầu cuối của nó mà không bị hỏng. Nếu thiết bị ESD được đặt sau tụ điện chặn CMC và DC, yêu cầu này không còn hiệu lực nữa. Hình 1 bao gồm lựa chọn các thiết bị có thể được sử dụng ở một trong hai vị trí, làm nổi bật điện áp tắt ngược khác nhau, (VRWM).
Trong thiết kế ô tô, tầm quan trọng của mô phỏng trong giai đoạn ý tưởng của một dự án đang trở nên thiết yếu. Nexperia hiểu điều này và hỗ trợ cả mô phỏng sự kiện ESD và cả mô phỏng SI. Việc đánh giá thiết bị bảo vệ ESD có thể được thực hiện bằng cách sử dụng các mô hình SEED (Thiết kế ESD Hiệu quả Hệ thống).
Mô phỏng bằng phương pháp SEED xem xét giao diện cùng với phần còn lại của mạch. Các mô hình dựa trên một mạch tương đương để đại diện cho PHY, CMC và các tụ điện chặn. Cả hành vi tĩnh và động của bảo vệ ESD đều có thể được mô hình hóa. Sử dụng mô phỏng và mô hình SEED, các kỹ sư thiết kế có thể kiểm tra các lựa chọn thiết kế mạch ESD của họ và sử dụng kết quả để giúp họ chọn thiết bị bảo vệ ESD phù hợp, ngay cả ở giai đoạn ý tưởng. Nexperia đã sử dụng phương pháp này để mô tả đặc điểm của các thiết bị bảo vệ ESD và phân tích cách chúng hoạt động chống lại dòng điện ban đầu và dòng điện dư do phóng tĩnh điện có kiểm soát gây ra. Nexperia cũng cung cấp dữ liệu thông số S cho tất cả các thiết bị bảo vệ ESD của nó, bao gồm cả những thiết bị được sử dụng cho giao diện Tốc độ cao và đặc biệt là liên kết video. Các thông số S có thể được sử dụng bởi các kỹ sư thiết kế trong mô phỏng SI của hệ thống riêng lẻ của họ.
Để tìm hiểu thêm về cách các mô hình và mô phỏng SEED được sử dụng trong bảo vệ và SI của các giao diện ô tô tốc độ cao, hãy xem tài nguyên hữu ích này.
Để biết thêm thông tin về các sản phẩm Nexperia ESD cho ngành ô tô, hãy truy cập: https://www.nexperia.com/application/automotive/multimedia-bus-protection.html