Board-to-Board-liitin-liittimet ajoneuvojen ajoneuvon sähköjärjestelmä-arkkitehtuureissa
Kaikkien tietojen matkustamohenkilökunta
Autoteollisuuden nykyaikaiset ajoneuvon sähköjärjestelmät ovat muuttumassa, erityisesti sähköisen liikenteen, autonomisen ajamisen ja 4K-HD-infotainment-järjestelmien asettamien vaatimusten vuoksi. Erityisominaisuuksillaan board-to-board-liitin-liittimillä on avainrooli tämän muutoksen hallinnassa, jotta voidaan taata suuret tiedonsiirtonopeudet ja lyhyet viiveajat.
Kuten tiedetään, ajoneuvon sähköverkko (ajoneuvon sähköjärjestelmä) on monimutkainen sähköisten yhteyksien verkosto, joka yhdistää kaikki sähköiset ja elektroniset komponentit toisiinsa. Niihin kuuluvat ohjausyksiköt, anturit, toimilaitteet, valaistusjärjestelmät, infotainment-järjestelmät sekä liittimet (liitin).
Autoteollisuuden kolme suurta nykyistä trendiä – automatisoitu, sähköinen ja verkottunut ajaminen – edellyttävät perustavanlaatuista muutosta nykyiseen sähkö- ja elektroniikka-arkkitehtuuriin (E/E-arkkitehtuuriin). E/E-arkkitehtuurit ovat nimittäin muuttumassa perinteisestä, hajautetusta rakenteesta, joka koostuu jopa 100 ohjausyksiköstä, kohti toimialuepohjaista arkkitehtuuria, jossa ohjausyksiköt on ryhmitelty toiminnallisten alueiden mukaan. Jokaisella toimialueella on koordinoiva korkean suorituskyvyn tietokone (HPC), minkä ansiosta johdotus- ja asennustyö sekä kustannukset ja paino vähenevät. Uutuutena on ajoneuvon vyöhykearkkitehtuuri, jossa toiminnot on koottu paikalliseen vyöhykeohjaimeen, minkä ansiosta ohjausyksiköiden määrä ja johdotustyö vähenevät.
Autoteollisuuden kolme suurta nykyistä trendiä – automatisoitu, sähköinen ja verkottunut ajaminen – edellyttävät perustavanlaatuista muutosta nykyiseen sähkö- ja elektroniikka-arkkitehtuuriin (E/E-arkkitehtuuriin). E/E-arkkitehtuurit ovat nimittäin muuttumassa perinteisestä, hajautetusta rakenteesta, joka koostuu jopa 100 ohjausyksiköstä, kohti toimialuepohjaista arkkitehtuuria, jossa ohjausyksiköt on ryhmitelty toiminnallisten alueiden mukaan. Jokaisella toimialueella on koordinoiva korkean suorituskyvyn tietokone (HPC), minkä ansiosta johdotus- ja asennustyö sekä kustannukset ja paino vähenevät. Uutuutena on ajoneuvon vyöhykearkkitehtuuri, jossa toiminnot on koottu paikalliseen vyöhykeohjaimeen, minkä ansiosta ohjausyksiköiden määrä ja johdotustyö vähenevät.
liitin-ajoneuvon sähköjärjestelmä
Tällainen rakenteellinen muutos muuttaa myös niitä haasteita, joita asetetaan board-to-board-liitinille, joka tukee ja toteuttaa näitä arkkitehtuureja. Tehtävä siirtää nyt huomattavasti suurempia datavirtoja ja käsitellä ne vielä tehokkaammassa ohjausyksikköissä kokonaiskuvaksi muuttaa liittimen suorituskykytekijöitä merkittävästi.
Tiedonsiirron vastuualueeseen kuuluvat myös erilaiset siirtoteknologiat, joiden on taattava kaistanleveys. Niihin kuuluvat:
Tiedonsiirron vastuualueeseen kuuluvat myös erilaiset siirtoteknologiat, joiden on taattava kaistanleveys. Niihin kuuluvat:
- LIN (Local Interconnect Network) on erittäin edullinen tekniikka turvallisuuteen liittymättömiin ja aikakriittisiin sovelluksiin, kuten ovilukkoihin, valoihin tai ilmastointilaitteisiin
- CAN (Controller Area Network) on yleisimmin käytetty siirtoteknologia moottorin, vaihteiston ja käynnistimen ohjaukseen sekä akkujen hallintajärjestelmiin
- FlexRay käyttää kierrettyä kaksoiskaapelia tiedonsiirtoon aika- ja/tai turvallisuuskriittisissä sovelluksissa, kuten ohjauksessa tai jarrutuksessa
- MOST (Media Oriented System Transport) on valokaapeli multimedia- ja infotainment-järjestelmiin
- Automotive Single Pair Ethernet (SPE) on suhteellisen uusi tekniikka, jonka suosio kasvaa jatkuvasti sen
- kaistanleveyden ansiosta SerDes (Serializer/Deserializer) on ihanteellinen suurille tiedonsiirroille, kuten kameroille tai näytöille
Autoteollisuuden edun mukaista on käyttää mahdollisimman vähän erilaisia siirtotekniikoita, jotta johdotuksen monimutkaisuus pysyy alhaisena. Tässä mielessä Automotive Ethernetillä on suurempi rooli, mutta myös CAN:iin (CAN FD ja CAN XL) sekä LIN:iin ja SerDes:iin panostetaan. Tästä voidaan johtaa keskeiset vaatimukset piirilevyjen välisille liittimille (Board-to-liitin), ja myös standardi LV214 paljastaa tietoja niiden ominaisuuksista.
Suuri nopeus, EMC-suojaus sekä kestävyys ja miniatyrisointi
Anturikehityksen ja esitellyn E/E-arkkitehtuurin vuoksi siirrettävien tietomäärien nopeus kasvaa jatkuvasti, mikä riippuu pääasiassa liittimen impedanssin hallinnasta. Jos impedanssi vaihtelee, syntyy resonansseja, jotka puolestaan johtavat signaalinsiirron häviöihin. liitin-liitin muodostaa geometriansa vuoksi aina potentiaalisen riskin impedanssin vaihteluille, joita aiheuttavat muun muassa materiaali- tai geometriamuutokset. Impedanssi määräytyy
nimittäin induktiivisista ja kapasitiivisista ominaisuuksista, jotka riippuvat nastojen koosta, järjestelystä ja rakenteesta. Erityisesti poikkileikkauksen muutokset vaikuttavat negatiivisesti, minkä vuoksi niitä on pyrittävä minimoimaan mahdollisimman paljon. Lisäksi signaalireitin läheisyydessä olevat dielektriset materiaalit (sähköisesti heikosti johtavat tai johtamattomat aineet) voivat aiheuttaa haitallisia vaikutuksia, minkä vuoksi oikean eristemateriaalin valinta on yhtä tärkeää. Vaikutuksia aiheuttavat myös kytkentähäviöt, eli terän ja jousen kosketuskohdassa syntyvät häviöt. Lopuksi impedanssin vaihteluja voivat aiheuttaa ulkonevat johde-elementit, jotka toimivat antennina. Kaikki nämä vaikutukset kootaan yhteen insertiohäviöksi (lähtösignaalin ja tulosignaalin suhde), jota kutsutaan myös lisäysvaimennusiksi. Tämän lisäksi on olemassa paluuhäviö (paluuvaimennus), joka kuvaa takaisinheijastuneen signaalin osuutta lähetettävään signaaliin nähden.Komponenttien jatkuvan miniatyrisoinnin myötä EMC-suojauksella on erityisen tärkeä rooli: tässä yhteydessä esiintyvät korkeataajuiset signaalit ovat nimittäin erityisen alttiita häiriöille, joita aiheuttavat ei-toivotut sähkömagneettiset vaikutukset. Jo pienimmätkin häiriöt riittävät vääristämään tiedonsiirtoa laajasti, aiheuttamaan virheellisiä anturien mittaussignaaleja ja epäasianmukaisia ohjauskomentoja – mikä on turvallisuuden kannalta ehdottomasti kielletty skenaario.
Suojattu liitin (liitin) auttaa tässä, sillä komponenttirakenteessa liitin toimii aina sekä häiriön vaimentimena että häiriölähteenä. Komponentti voi myös saada häiriöitä muilta osilta, ja se vaikuttaa itsekin sähkömagneettisesti ympäröiviin komponentteihin. Suojaus (suojaus) vähentää tässä molempia vaikutuksia noin 100–200-kertaisesti.
nimittäin induktiivisista ja kapasitiivisista ominaisuuksista, jotka riippuvat nastojen koosta, järjestelystä ja rakenteesta. Erityisesti poikkileikkauksen muutokset vaikuttavat negatiivisesti, minkä vuoksi niitä on pyrittävä minimoimaan mahdollisimman paljon. Lisäksi signaalireitin läheisyydessä olevat dielektriset materiaalit (sähköisesti heikosti johtavat tai johtamattomat aineet) voivat aiheuttaa haitallisia vaikutuksia, minkä vuoksi oikean eristemateriaalin valinta on yhtä tärkeää. Vaikutuksia aiheuttavat myös kytkentähäviöt, eli terän ja jousen kosketuskohdassa syntyvät häviöt. Lopuksi impedanssin vaihteluja voivat aiheuttaa ulkonevat johde-elementit, jotka toimivat antennina. Kaikki nämä vaikutukset kootaan yhteen insertiohäviöksi (lähtösignaalin ja tulosignaalin suhde), jota kutsutaan myös lisäysvaimennusiksi. Tämän lisäksi on olemassa paluuhäviö (paluuvaimennus), joka kuvaa takaisinheijastuneen signaalin osuutta lähetettävään signaaliin nähden.Komponenttien jatkuvan miniatyrisoinnin myötä EMC-suojauksella on erityisen tärkeä rooli: tässä yhteydessä esiintyvät korkeataajuiset signaalit ovat nimittäin erityisen alttiita häiriöille, joita aiheuttavat ei-toivotut sähkömagneettiset vaikutukset. Jo pienimmätkin häiriöt riittävät vääristämään tiedonsiirtoa laajasti, aiheuttamaan virheellisiä anturien mittaussignaaleja ja epäasianmukaisia ohjauskomentoja – mikä on turvallisuuden kannalta ehdottomasti kielletty skenaario.
Suojattu liitin (liitin) auttaa tässä, sillä komponenttirakenteessa liitin toimii aina sekä häiriön vaimentimena että häiriölähteenä. Komponentti voi myös saada häiriöitä muilta osilta, ja se vaikuttaa itsekin sähkömagneettisesti ympäröiviin komponentteihin. Suojaus (suojaus) vähentää tässä molempia vaikutuksia noin 100–200-kertaisesti.
Avainsana kestävyys: iskut ja tärinä vaarantavat tiedonsiirron vakauden yhtä lailla kuin kemialliset ja lämpötilaan liittyvät ympäristövaikutukset, kuten äärimmäiset lämpötilat, voimakkaat lämpötilan vaihtelut, haitalliset kaasut, kosteus ja lika. kosketuspinta (kosketuspinta) määrää ratkaisevasti liittimen käyttöiän, sillä käytön aikana liittimen kahden osan välillä tapahtuu mikrolikkeitä, jotka pitkällä aikavälillä johtavat pinnan kulumiseen ja siten kohonneeseen kosketusresistanssi (siirtovastukseen) ja lopulta tehottomampaan signaalinsiirtoon. Laadukas ja kestävä kosketinpinnoite (kosketuspäällyste) auttaa vähentämään tämän pinnan kulumisen minimiin.
Kosketinjärjestelmässä kaksipuolinen naarasliitin-liitin toimii hyvin, sillä se takaa aina yhden kosketuspisteen ulkoisista vaikutuksista riippumatta. Järjestelmästä tulee vieläkin kestävämpi ”hermafrodiittisellä” kosketinjärjestelmällä, sillä koskettimet kietoutuvat toisiinsa liitettäessä ja takaavat näin maksimaalisen kosketusvarmuuden.
Kosketinjärjestelmässä kaksipuolinen naarasliitin-liitin toimii hyvin, sillä se takaa aina yhden kosketuspisteen ulkoisista vaikutuksista riippumatta. Järjestelmästä tulee vieläkin kestävämpi ”hermafrodiittisellä” kosketinjärjestelmällä, sillä koskettimet kietoutuvat toisiinsa liitettäessä ja takaavat näin maksimaalisen kosketusvarmuuden.
Yksiosaisissa liiteissa ei ole haavoittuvaa kosketusalueita, mikä takaa parhaan mahdollisen kestävyyden ulkoisia vaikutuksia vastaan. Liitäntä tapahtuu press-fit-tekniikka-tekniikalla, jossa press-fit-pinni painetaan piirilevyn läpipinnoitettu reikä, jolloin kupariholkin ja press-fit-alue välille syntyy kylmähitsaus. Näin syntyy kaasutiivis, valettava liitos piirilevyyn, joka tarjoaa kymmenen kertaa paremman vikataajuus kuin automatisoidusti juotetut liitin.
Autoteollisuuden rajallisessa asennustilassa on ahdasta antureille ja ohjausyksiköille, mikä puolestaan tarkoittaa, että liittimien (liitin) mittoja on pienennettävä entisestään samalla tai jopa suuremmalla suorituskyvyllä. Tämä sopii erinomaisesti pintaliitostekniikkaan (SMT), sillä se mahdollistaa, toisin kuin puristusasennustekniikka (press-fit-tekniikka), huomattavasti pienemmän jakoväli-välin sekä piirilevyn kaksipuolisen asennuksen.
Suuntaus asentaa kokoonpanoihin yhä enemmän ja yhä pienempiä liittimiä (liitin) johtaa siihen, että toleranssiketjut pitenevät ja liittimien on kompensoitava yhä suurempia toleransseja sekä asennuksen että käytön aikana. Tätä varten on jo saatavilla liittimiä, jotka pystyvät vaimentamaan iskuja ja tärinää entistä paremmin.
Suuntaus asentaa kokoonpanoihin yhä enemmän ja yhä pienempiä liittimiä (liitin) johtaa siihen, että toleranssiketjut pitenevät ja liittimien on kompensoitava yhä suurempia toleransseja sekä asennuksen että käytön aikana. Tätä varten on jo saatavilla liittimiä, jotka pystyvät vaimentamaan iskuja ja tärinää entistä paremmin.
Kolme sopivaa ept-tuoteperhettä
Zero8-tuotteet tarjoavat parhaan skaalautuvuuden yksilöllisesti mukautettavien tyyppien, pinoamiskorkeuksien ja napalukujen ansiosta, ja ne mahdollistavat levyjen välinen etäisyys 6–21 mm sekä vaihtelevat napalukut 12–80. Liittimet ovat keskenään yhteensopivia ja vapaasti yhdisteltävissä, ja niissä voi olla yksipuolinen tai kaksipuolinen suojaus. Kestävä ScaleX-liitäntätekniikka takaa luotettavan kosketuksen iskujen ja tärinän aikana, kompensoi toleransseja ja tarjoaa EMC-suojauksen 16 Gbit/s:n tiedonsiirtonopeus.
Lisätietoja Zero8:sta
Lisätietoja Zero8:sta
Colibri-tuotteet ovat suojattuja, kaksirivisiä SMT-liitin-liittimiä (jakoväli), joiden jakoväliväli on 0,5 mm ja jotka ovat yhteensopivia PICMG COM Express®-, SFF-SIG CoreExpress®- ja nano-ETXexpress-standardien kanssa. COM-moduuleille tarkoitetut Receptacles tarjoavat 196 signaalinasta ja 24 maadoitusnastaa, kun taas kantolevyille tarkoitetut Plugit ovat saatavilla valinnaisesti ohjauspylväillä, suojauksella ja SMT-kiinnityksellä. Colibri-COM Express -järjestelmä tarjoaa erinomaisen signaalin eheys yli 25 Gbit/s:n nopeudella, mikä sopii erinomaisesti suurinopeuksisiin sovelluksiin, joissa asennustilaa on rajoitetusti.
Lisätietoja Colibrista
Lisätietoja Colibrista
Kolmantena tuoteperheenä One27 tarjoaa kestäviä ja kompakteja SMT-piirilevyliittimiä, joiden jakoväli on 1,27 mm. Ne tukevat 8–20 mm:n levyjen välinen etäisyys ja ovat saatavilla 12–80 liittimellä sekä kaapelivalmisteisina (kaapelikokoonpano). Sekä rinnakkaiset että suorakulmaiset liitännät ovat mahdollisia; ne ovat erityisen kestäviä ja helppoja käsitellä, ja ne takaavat luotettavan kosketuksen sekä suuren joustavuuden piirilevyjen sijoittelussa.
Tietoja One27-tuoteperheestä
Tietoja One27-tuoteperheestä
Tulevaisuuteen katsottaessa autonominen ajaminen on tiiviisti sidoksissa tiedonsiirto- ja viestintäteknologioiden jatkokehitykseen. Keskeiset tekijät, kuten 5G-yhteydet, kyberturvallisuus, V2X-viestintä sekä reunalaskenta ja lohkoketjuteknologia, tulevat vaikuttamaan ratkaisevasti tiedonsiirtoon, mutta ajoneuvojen sisäiset verkot ja liittimet tulevat varmasti säilymään rinnakkain, mikä lopulta mahdollistaa ohjauspyörättömän auton toteutumisen.
Etsitkö tiettyä liitintä?
Tuoteluettelo
