OPEN Alliance : Obtenez le bon placement de protection ESD

Le volume considérable d'électronique automobile dans les voitures d'aujourd'hui augmente considérablement les exigences de transmission et la charge utile de données sur les réseaux automobiles, écrit Lukas Droemer de Nexperia.

Pour passer à l'étape suivante, nous avons besoin d'Ethernet automobile à haut débit et à large bande passante. Et cela signifie mettre en place la bonne protection ESD pour s'assurer qu'elle est à la fois sûre et sécurisée pendant que nous conduisons.

Alors que la technologie continue d'évoluer, l'industrie automobile est portée par les grandes tendances de l'électrification, de la conduite autonome et de la mobilité « connectée » partagée. Les nouvelles applications et technologies ont et continueront d'augmenter considérablement la charge utile de données qui doit être gérée et transmise dans la voiture, augmentant les besoins en bande passante. Ainsi, les protocoles existants tels que LIN, CAN-FD et FlexRay ne suffisent plus dans un réseau embarqué hétérogène.

La modification du faisceau de câblage en un réseau homogène hiérarchique et une architecture zonale, et la mise en œuvre de l'Ethernet automobile en tant que dorsale mondiale, devraient réduire les coûts et le poids du câblage. Il prend également en charge les demandes croissantes de débits de données élevés, de sécurité des données et de flexibilité. Cependant, cela signifie que des dispositifs de protection ESD discrets sont nécessaires pour une robustesse ESD de niveau système élevé tout en répondant aux dernières exigences émergeant avec ces tendances.

Dans cette série de blogs, nous nous concentrerons sur les nouvelles exigences et présenterons l'Ethernet automobile et les spécifications d'OPEN Alliance pour l'Ethernet 100 Mbit/s et 1 Gbit/s. De plus, nous discuterons de l'importance et des exigences des solutions de protection ESD sur mesure.

Le groupe d'intérêt spécial (SIG) OPEN Alliance (One-Pair Ether-Net) est une alliance à but non lucratif composée principalement de fournisseurs de technologies et de l'industrie automobile qui collaborent pour encourager l'adoption à grande échelle des réseaux basés sur Ethernet comme norme dans les applications de réseautage automobile. L'un des principaux objectifs est de permettre le déploiement des spécifications de couche physique IEEE 100BASE-T1 / 1000BASE-T1 existantes avec des spécifications complémentaires pour la conformité et l'interopérabilité. De plus, les entreprises membres de l'OPEN Alliance travaillent ensemble pour compléter l'écosystème avec des spécifications d'exigences et de test pour les harnais, les commutateurs, les ECU et les fonctionnalités supplémentaires.

Les dispositifs de protection ESD discrets jouent un rôle crucial en ce qui concerne la robustesse au niveau du système et de nouvelles exigences doivent être prises en compte. Dans les précédentes implémentations d'Ethernet automobile, les fournisseurs de PHY recommandaient de placer un dispositif de protection ESD discret entre le CMC et le PHY, si nécessaire. En examinant de plus près la disposition des dispositifs de protection ESD au sein du réseau MDI 100BASE-T1 proposé par OPEN Alliance, un changement majeur peut être constaté.

Disposition du dispositif de suppression ESD dans l'interface MDI 100BASE-T1, OPEN Alliance SIG (2020)

Lorsqu'il n'y a pas de protection ESD ou qu'elle est située au niveau de la PHY, la puissance des frappes ESD passerait la terminaison CM, le bloc DC et le CMC. Si toutefois le dispositif de protection ESD est placé directement sur le connecteur, il protège non seulement le PHY, mais également la self de mode commun (CMC) et les passifs. À cette position, la puissance des frappes ESD peut être immédiatement dirigée vers la terre, mais ce changement de topologie nécessite une protection ESD complètement différente.

Là où la protection ESD au niveau de la PHY doit avoir une caractéristique correspondant à la protection interne de la PHY, la protection au niveau du connecteur doit être conforme à l'environnement difficile sur le câble. Par exemple, des câbles peuvent être court-circuités vers des sources de tension telles que la batterie d'une voiture, et ils sont exposés à un bruit de mode commun à haute puissance. Par conséquent, les dispositifs de protection ESD nécessitent une tension de déclenchement ESD ≥ 100 V et, en plus de la norme IEC61000-4-2 niveau 4, doivent supporter un minimum de 1000 décharges. Tout en offrant un comportement amélioré, les dispositifs de protection ESD doivent toujours offrir une intégrité de signal élevée qui nécessite une faible capacité parasite (moins de 3,5 pF).

Dans les prochains articles, nous examinerons de plus près les tests requis demandés par OPEN Alliance, tels que les mesures des paramètres S en mode mixte, les dommages causés par les décharges électrostatiques, la mesure du courant de décharge ESD et l'effet de blocage indésirable à l'immunité RF. Nous expliquerons les mesures que nous avons réalisées avec le Nexperia Reference Design Board et soulignerons l'effet de différents concepts de dispositifs de protection ESD.

Des informations détaillées sur les produits Ethernet 100/1000BASE-T1 de Nexperia, y compris la recherche paramétrique et les références croisées, sont disponibles ici : www.nexperia.com/ethernet

Lukas Droemer s'est joint à Nexperia en tant que B.Sc. parrainé par l'entreprise. étudiant en génie industriel en 2014. Depuis avril 2018, il est chef de produit responsable du portefeuille de protection et de filtrage ESD automobile de Nexperia, y compris les dernières solutions pour les réseaux automobiles embarqués tels que OPEN Alliance Ethernet.