3 toepassingen die de nadruk moeten leggen op beschermings- en filteroplossingen

Beschermings- en filteroplossingen zijn geen nieuw concept, maar naarmate systemen meer connectiviteit krijgen in kleinere pakketten, zijn ze belangrijker dan ooit.

Beveiligings- en filteroplossingen zijn geen nieuw concept, maar naarmate systemen meer connectiviteit krijgen in kleinere pakketten, zijn ze belangrijker dan ooit.

Elektrostatische ontlading (ESD) zorgt al lange tijd voor problemen. Het is de boosdoener geweest in veel late of mislukte productreleases en wordt zelfs vermoed als de oorzaak van de Hindenburg-crash in 1937. Gelukkig zal ESD in de elektronische ontwerpen van vandaag geen grote explosies veroorzaken zoals het kan met vluchtige stoffen zoals waterstof. De kans op een ESD-gerelateerde storing in uw elektronische ontwerpen zal de komende jaren echter waarschijnlijk toenemen. We hebben een vergelijkbare situatie voor langzamere transiënten zoals piekpulsen.

Naarmate halfgeleiders kleiner worden, wordt het handhaven van de signaalintegriteit moeilijker omdat subsystemen samengedrukt worden. Naarmate apparaten meer gegevens van en naar meerdere bronnen via meerdere systemen overbrengen, is er ook meer kans op problemen met elektromagnetische interferentie (EMI). Een smartphone kan bijvoorbeeld data overdragen via 4G, wifi, bluetooth en usb. Om het nog moeilijker te maken, bevatten veel apparaten naast BLE/Bluetooth 5 ook Zigbee, Thread en andere draadloze protocollen. Elektronische ontwerpen integreren steeds meer systemen in kleinere en kleinere pakketten, en dat patroon zal zich waarschijnlijk in de nabije toekomst voortzetten toekomst.

Beveiligings- en filteroplossingen zijn nuttig voor alle elektronische ontwerpen, maar we hebben hieronder drie ontluikende industrieën genoemd waar dit bijzonder belangrijk zou kunnen zijn.

Het industriële IoT (IIoT)

Volgens ABI-onderzoek zal het Industrial Internet of Things 13 miljoen extra bekabelde en draadloze verbindingen toevoegen aan de 53 miljoen die er al zijn. IIoT-systemen zijn complex en er wordt veel data en vermogen overgedragen. Net zoals een falend subsysteem in een apparaat ervoor kan zorgen dat een heel apparaat uitvalt, kan het falen van een afzonderlijk apparaat in de lopende band de productie vertragen totdat het gerepareerd of vervangen wordt.

Omdat IIoT-systemen over hele productielijnen zijn verdeeld in plaats van geconcentreerd te zijn in goed beveiligde kasten, moeten deze systemen bestand zijn tegen transiënten zoals ESD en overspanningspulsen terwijl ze hun gegevens toch betrouwbaar verzenden.

Met zoveel apparaten die samenwerken, kan ESD verwoestend zijn voor de productie. Hoewel de kosten voor het vervangen en repareren van afzonderlijke apparaten relatief goedkoop zijn, kunnen de alternatieve kosten van achterblijven bij de productie de plannen van een productiebedrijf voor de nabije toekomst doen ontsporen.

IIoT-fabrieken hebben schone gegevensoverdracht nodig om de robots te laten communiceren en efficiënt te laten werken.

Automotive IoT en autonome voertuigen

Nieuwere voertuigen beschikken al over veel IoT-verbindingen. De behoefte aan betrouwbare connectiviteit zal exponentieel belangrijker worden wanneer autonome auto's de weg op gaan. Op dit moment heeft een storing in de IoT-systemen van een auto of wagenpark relatief minimale gevolgen, zoals het niet nemen van de optimale route, te laat komen voor een levering of het verkeerd berekenen van een brandstofbudget. Bij zelfrijdende voertuigen kan een flinke storing dodelijk zijn.

De gevaren van storingen in zelfrijdende voertuigen zijn tweeledig:autonome voertuigen moeten de door hun sensoren verzamelde gegevens overdragen om veilig te navigeren en voertuigen moeten hun intentie met elkaar communiceren om verkeersgerelateerde botsingen te voorkomen. Voor deze berekeningen is veel datatransmissie vereist en betrouwbare hardware is cruciaal om dit te vergemakkelijken.

Autonome voertuigen verwerken en dragen veel gegevens over. Betrouwbare hardware is nodig om deze systemen draaiende te houden.

Smartphones, tablets en laptops met USB-C

Terwijl de meeste IoT-ontwerpen gaan voor een lager stroomverbruik, zijn smartphones een bijzonder geval omdat ze toepassingen met een laag energieverbruik moeten balanceren met snellere oplaad- en gegevensoverdrachtsnelheden. Veel smartphonefabrikanten maken de sprong naar USB Type-C, die tot 100 watt en tot 10 gigabit per seconde kan overbrengen. Dit is veel vermogen dat in een klein apparaat is geperst, waardoor het risico op overspanningsschade groot is.

Efficiënte beschermings- en filteroplossingen maken het leven van smartphone-ontwerpers gemakkelijker:apparaten voor overspanningsbeveiliging, die hoogenergetische pulsen kunnen verwerken op een kleine footprint door een kleine en efficiënte beveiligingsstrategie toe te staan. ESD-beveiligingsapparaten, die efficiënte bescherming bieden voor de nieuwste, gevoelige transceivers terwijl ze zijn ontworpen om hun signaal door te laten. Deze efficiënte ESD-beschermingstechnologie kan ook worden gecombineerd met EMI-filters om interferentie met draadloze gegevensoverdracht te minimaliseren.

Frequenties op mobiele apparaten kunnen erg druk worden.

Benadrukking van bescherming en filtering op componentniveau

De behoefte aan beschermings- en filteroplossingen verschuift van het apparaat- en circuitniveau naar het niveau van individuele componenten. Er zijn veel manieren voor ingenieurs om ESD, pieken en EMI in ontwerpen te verminderen, en het hebben van componenten die gemaakt zijn om dergelijke storingen te verminderen, zal hun werk hopelijk gemakkelijker maken.

Industrieartikelen zijn een vorm van inhoud waarmee branchepartners nuttig nieuws, berichten en technologie kunnen delen met lezers van All About Circuits op een manier waarop redactionele inhoud niet goed geschikt is. Alle brancheartikelen zijn onderworpen aan strikte redactionele richtlijnen met de bedoeling de lezers nuttig nieuws, technische expertise of verhalen te bieden. De standpunten en meningen in brancheartikelen zijn die van de partner en niet noodzakelijk die van All About Circuits of zijn schrijvers.