OPEN Alliance: 適切な ESD 保護配置を取得します

今日の自動車に搭載されている自動車エレクトロニクスの量が膨大であるため、自動車ネットワーク上の伝送要件とデータ ペイロードが大幅に増加している、と Nexperia の Lukas Droemer 氏は書いています。

次のステップに進むには、高速、高帯域幅の車載イーサネットが必要です。 つまり、適切な ESD 保護を導入して、運転中の安全性を確保することを意味します。

テクノロジーが進化し続けるにつれて、自動車業界は電動化、自動運転、共有の「コネクテッド」モビリティという大きなトレンドによって推進されています。 新しいアプリケーションとテクノロジーにより、車内で管理および送信する必要があるデータ ペイロードが大幅に増加し、帯域幅要件が増加します。 そのため、LIN、CAN-FD、FlexRay などの既存のプロトコルは、異種の車載ネットワークではもはや十分ではありません。

ワイヤリング ハーネスを階層型同種ネットワークおよびゾーン アーキテクチャに変更し、自動車用イーサネットをグローバル バックボーンとして実装することで、コストとケーブルの重量が削減されることが期待されます。 また、高いデータ速度、データ セキュリティ、柔軟性に対する高まる需要にも対応します。 ただし、これは、ディスクリート ESD 保護デバイスが高いシステム レベルの ESD 堅牢性を実現する必要がありながら、これらの傾向に伴う最新の要件を満たすことを意味します。

この一連のブログでは、新しい要件に焦点を当て、車載イーサネットと 100 Mbit/s および 1Gbit/s イーサネットの OPEN Alliance の仕様を紹介します。 さらに、カスタマイズされた ESD 保護ソリューションの重要性と要件についても説明します。

OPEN Alliance (One-Pair Ether-Net) Special Interest Group (SIG) は、主に自動車業界とテクノロジー プロバイダーで構成される非営利アライアンスであり、自動車ネットワーキング アプリケーションの標準としてイーサネット ベースのネットワークの広範な採用を促進するために協力しています。 重要な目標の 1 つは、既存の IEEE 100BASE-T1 / 1000BASE-T1 物理層仕様を、適合性と相互運用性を補完する仕様で展開できるようにすることです。 さらに、OPEN Alliance メンバー企業は協力して、ハーネス、スイッチ、ECU、追加機能の要件とテスト仕様を備えたエコシステムをさらに完成させます。

システムレベルの堅牢性に関しては、ディスクリート ESD 保護デバイスが重要な役割を果たしており、新しい要件を考慮する必要があります。 以前の車載イーサネット実装では、PHY ベンダーは、必要に応じて CMC と PHY の間に個別の ESD 保護デバイスを配置することを推奨していました。 OPEN Alliance が提案する 100BASE-T1 MDI ネットワーク内の ESD 保護デバイスの配置を詳しく見ると、大きな変化が見られます。

100BASE-T1 MDI インターフェース内の ESD 抑制デバイスの配置、OPEN Alliance SIG (2020)

ESD 保護がない場合、または ESD 保護が PHY に配置されている場合、ESD ストライクの電力は CM 終端、DC ブロック、および CMC を通過します。 ただし、ESD 保護デバイスがコネクタのすぐ近くに配置されている場合、PHY だけでなく、コモンモード チョーク (CMC) やパッシブも保護されます。 この位置では、ESD 攻撃の電力はすぐにアースに向けられますが、このトポロジーの変化にはまったく異なる ESD 保護が必要です。

PHY での ESD 保護が PHY の内部保護と一致する特性を持つ必要がある場合、コネクタでの保護はケーブル上の過酷な環境に準拠する必要があります。 たとえば、ケーブルが車のバッテリーなどの電圧源に短絡する可能性があり、高電力のコモンモードノイズにさらされます。 したがって、ESD 保護デバイスには 100 V 以上の ESD トリガー電圧が必要であり、IEC61000-4-2 レベル 4 に加えて、最低 1000 回の放電に耐える必要があります。 ESD 保護デバイスは、強化された動作を提供しながらも、低い寄生容量 (3.5 pF 未満) を必要とする高い信号整合性を提供する必要があります。

次の記事では、ミックスモードのSパラメータ測定、ESDによる損傷、ESD放電電流の測定、RFイミュニティにおける不要なクランプ効果など、OPEN Allianceが要求する必須テストについて詳しく見ていきます。 Nexperia リファレンス デザイン ボードを使用して達成した測定について説明し、さまざまな ESD 保護デバイスのコンセプトの効果を強調します。

パラメトリック検索や相互参照を含む、Nexperia の 100/1000BASE-T1 イーサネット製品の詳細情報は、こちらでご覧いただけます: www.nexperia.com/ethernet

Lukas Droemer は、企業スポンサーの学士号として Nexperia に入社しました。 2014 年に産業工学の学生。2018 年 4 月からは、OPEN Alliance Ethernet などの車載ネットワーク向けの最新ソリューションを含む、Nexperia の自動車 ESD 保護およびフィルタリング ポートフォリオの責任製品マネージャーを務めています。