#汽車電子 #電源管理 #車載資訊娛樂系統 #USB電池短路保護
【善用設計工具,給予車載 USB 電池全方位保護】
USB 介面一直是車載資訊娛樂系統架構的基本要素,製造商針對這種以消費者為中心的介面有更嚴格的保護機制需求。其中需要防範的包括在組裝、製造或維修過程中的防止汽車電池發生短路。例如,當連結汽車音響主機至不同連接模組的長線天線受損,會讓主要汽車電池所有的針腳短路至 12V。其它潛在的故障機制包括使用不合規的轉接器、電纜或充電器;USB 連接器或電纜的機械扭曲;或任何掉進連接器,並將資料線短接到 VBUS 的碎屑。
在為 USB 電池短路保護機制進行設計時,需牢記三個面向:
1. 保護機制解決方案的頻寬:「訊號完整性」是設計工程師在車用 USB 應用中最大挑戰之一。USB 2.0 支援高達 480 Mbps 的資料傳輸速率,電線內任何多出的少量電容都會扭曲訊號,造成資料傳輸失敗。設計師必須尋找能保持最佳訊號完整性,並防止敏感的電子產品受到高電壓和電流尖波影響的解決之道。透過眼圖來分析線路電容對頻寬的影響,測量最小和最大電壓電平及抖動,能找出 USB 資料線傳輸中的任何問題。
2. 鉗位電壓和回應時間的行為:確保鉗位電壓低到足以保護下游電路免於任何電池短路或靜電放電 (ESD) 事件,並應設計能快速關閉過電壓的場效電晶體 (FET),以保護上游系統單晶片 (SoC) 免受有害電壓和電流尖峰影響。
3. 過電流和接地短路的特性:選擇不良的過電流保護電路將拖延產品上市的時間。發生過電流期間,流經系統側的大量電流量可能導致上游 5V 軌電壓的起伏或斷電,並可能降低或重置多個連接到共用導軌的積體電路 (IC)。在短對地的情形下,過電流保護裝置的目的在於限制 USB 埠可汲取的電流量。此外,USB 2.0 規範要求在任何 USB 供電設計中使用過電流保護裝置。
妥善考慮上述關鍵,能讓 OEM 廠商的安裝啟用更容易,並縮短產品上市時間;而藉由供應商所提供的線上設計資源及查詢工具,可協助設計者迅速找出符合需求的電源/類比元件,方框圖、測試資料和設計文檔一應俱全,並可即時試算、產出設計架構原型,是提升設計效率之得力幫手:http://compotechasia.com/microsite/TI
延伸閱讀:
《防止車用USB 電路電池短路故障—第1 部分》
http://compotechasia.com/a/ji___yong/2017/0220/34699.html
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#德州儀器TI #TPD3S714-Q1 #TIDesigns
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【汽車世代更迭步調加快,產品設計心隨境轉】
為什麼越來越多的電子業者將目光移向汽車領域?半導體廠商透露,全球車用電子規模與筆記型電腦相去不遠,但當中「內容」一直在增加、且速度非常快。為在 2025 年達到 Level 4 的自動駕駛安全水準,「符合自駕等級」、整合雷達等新科技的先進駕駛輔助系統 (ADAS),便成為首要創新方向;重點在於影像的呈現,對攝影機與雷達的關注度日益升高。
基於安全考量,需要多組攝影機或雷達,進而衍生許多連接需求;例如,環景功能需要四個攝影鏡頭,攝影中樞須提供四組視訊平行輸入或利用同軸線做影像傳輸 (Power Over Coaxial, POC);這種情境下,TFT-LCD 車用的主機板可能和螢幕分地而處,FPD-Link III串列器—解串列 (SerDes) 可提高影音品質;至於高速通訊,車用乙太網 (Automotive Ethernet) 可能是百家爭鳴之後的最終解。
另一個市況轉變是:今後汽車設計理念,將與年輕世代的價值觀息息相關。以往消費者買一台車,產品生命週期動輒以十年為單位計算,但當下的價值觀是三、五年就想換購搭載新式影音設備的新車,導致汽車設計概念也將從放眼十年,蛻變成兩、三年就更換一個世代,加快內容更新速度;而附有「參考設計」的電路板層級器件,能方便開發者更迅速推出模組產品。
當時間成為市場和產品開發的重要變數,此類「系統級」的解決方案,對及時上市與確保可靠度助益良多;開發商不必到處尋找適用的產品,一旦遇到問題也能獲得技術支援。由於機械器件使用時間一長會產生機械疲勞,故機電整合有其迫切性;台灣擅長資通訊且擁有良好的工業客戶基礎,全球前十五大電源廠有七家是台商,在車用電子有很好的機會。「產品溫度耐受性」的勝出是關鍵所在,將直接關係到品質評估 (QE)——車輛容易身處高溫環境,又可能面臨酷寒天候。
汽車是區域性、信任感很強的產業,產品要受到認可,往往須耗上數年時間,而產業聯盟的分享資源可發揮正向綜效;「次世代駕駛資訊平台研發聯盟」未來會進一步結合自動停車、自動緊急煞車等低速主動控制,另車道跟隨、自動定速巡航 (ACC) 應用亦在列,最終目標是做到自動駕駛」。此外,有鑑於 Mobileye 等先行者已將某項功能做到極致,迫使其他新進者嘗試以多個感測器來尋求市場突破口,因而催生感測融合 (Sensors Fusion) 需求;另機車「從陽春到時尚」的電動化,對台灣是很好的契機,因為它是一種價值態度的反射,是另一個故事。
延伸閱讀:
《著眼於「系統級」的高品質與可靠度,TI 帶頭整合資源》
http://compotechasia.com/a/____/2017/0516/35380.html
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對於電池驅動的可攜式裝置或電動車等移動式電子設備來說,電池的壽命,直接關係到效能、安全與產品的市場接受度。
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