커넥티비티와 ADAS는 자동차 응용 분야의 혁신과 개발을 주도합니다.
자동차 산업이 지능화와 전동화의 새로운 시대에 접어들면서, 연결성과 첨단 운전자 지원 시스템(ADAS)이 차세대 자동차 애플리케이션을 주도하는 두 가지 핵심 엔진이 되었습니다. 연결성 및 자율주행 기술의 획기적인 발전이 "사람이 조종하는" 운전 시나리오에서 "기계가 조종하는" 운전 시나리오로의 변화를 가속화하고 있으며, 이는 여행 안전성과 편의성을 높일 뿐만 아니라 자동차 산업 생태계의 포괄적인 변혁을 새로운 미래 이동성 환경으로 이끄는 중요한 촉매 역할을 하고 있습니다. 이 글에서는 연결성과 ADAS가 주도하는 자동차 애플리케이션의 혁신과 Littelfuse에서 제공하는 관련 솔루션을 소개합니다.
첨단 전자 제품이 차세대 자동차 응용 프로그램에서 혁신을 주도하고 있습니다
차세대 자동차 응용 분야는 다양한 기술과 응용 분야를 포괄하는 첨단 전자제품의 혁신을 주도하고 있습니다. 여기에는 다음이 포함됩니다:
- 스마트 인포테인먼트 및 통신
- 내비게이션
- 다용도 카메라
- 도메인 컨트롤러 아키텍처 및 존 컨트롤러 아키텍처를 갖춘 도메인 제어 유닛
- V2X 통신, 레이더, 긴급 호출(eCall), 센서 융합이 포함된 고급 운전자 지원 시스템(ADAS)
- 배터리 관리 및 파워트레인 시스템
- 온보드 충전기, 추진 모터 인버터 및 DC/DC 컨버터
- CAN, LIN, USB 통신 프로토콜을 사용하는 네트워크 시스템 및 바디 전자 제품
- 시트 벨트 안전, 타이어 압력 모니터링, 배터리 분리, 키 없는 출입, 조명 컨트롤 및 연료 수준 탐지를 갖춘 섀시 및 안전 시스템
그림 1: EV의 시스템 및 기술
연결 및 ADAS 애플리케이션의 안전을 위한 포괄적인 보호
Littelfuse는 Figure 2에 나와 있는 것처럼 연결성 및 ADAS 애플리케이션을 위한 다양한 솔루션을 제공합니다. 예를 들어, 전통적인 일회용 퓨즈, Polymer Positive Temperature Coefficient (PPTC) 재설정 가능 퓨즈, 바리스터, 및 Transient Voltage Suppression (TVS) 다이오드는 범용 카메라에 사용할 수 있습니다. 일회용 퓨즈, PPTC 퓨즈, 폴리머 ESD 억제기, 및 Schottky 다이오드는 V2X 통신에 적용 가능합니다. 긴급 호출 시스템에는 전통적인 퓨즈, PPTC 퓨즈, 바리스터, 및 TVS 다이오드를 활용할 수 있습니다. 스마트 인포테인먼트 시스템에는 퓨즈, PPTC 퓨즈, 바리스터, 및 Schottky 다이오드를 사용할 수 있습니다. 센서 융합에는 TVS 다이오드, TVS 다이오드 배열, 및 Schottky 다이오드가 유용할 수 있습니다. 레이더 애플리케이션에는 퓨즈, PPTC 퓨즈, TVS 다이오드 배열, 및 폴리머 ESD 억제기를 사용할 수 있습니다. 도메인 컨트롤러에는 퓨즈, PPTC, TVS 다이오드 및 Metal Oxide Varistors (MOVs)를 포함할 수 있습니다.
그림 2: EV 회로용 보호 부품
과전류 보호
이러한 하위 시스템 회로의 과전류 보호를 위한 Littelfuse 솔루션에는 437A, 438A, 또는 440A 일회용 퓨즈가 포함될 수 있습니다. 이들은 높은 I2t 값을 갖는 고속 퓨즈로, 불필요한 퓨즈 단락을 방지하기 위해 높은 돌입 전류를 견딜 수 있습니다. 전류 정격은 최대 8 A까지 가능하며, 전압 정격은 최대 125 V까지 가능합니다. 이 퓨즈는 PC 보드 (PCB) 공간을 절약하기 위해 표면 실장 패키지에 들어 있습니다. 또한, 이 퓨즈는 -55 °C에서 150 °C의 넓은 온도 범위를 가지고 있어 자동차 환경에서도 생존할 수 있습니다. AEC-Q200 인증은 차량 내 운용을 위한 견고성을 나타냅니다. 리셋 가능한 퓨즈가 필요한 경우, Littelfuse ASMD 및 miniASMD PPTC 리셋 가능한 퓨즈는 신뢰할 수 있는 과전류 보호를 제공합니다. 이 퓨즈는 회로 및 케이블을 보호할 수 있습니다. 퓨즈는 최대 60 V 정격의 회로에서 작동할 수 있으며 최대 2.6 A의 유지 전류를 갖습니다. 일회용 퓨즈와 마찬가지로 ASMD 시리즈 퓨즈는 AEC-Q200 인증을 받았습니다. miniASMD 시리즈 퓨즈의 모델은 극히 작은 면적을 차지하는 1812 표면 실장 패키지를 갖추고 있습니다.
과도 전압 및 ESD 보호
Littelfuse는 과전압 및 ESD 보호를 위한 다양한 솔루션을 제공합니다. CANbus와 같은 통신 라인 및 기타 고속 데이터 라인에 대해서는 AQ24COM-02 및 AQ3102 TVS 다이오드 배열이 ±30 kV까지 ESD 보호가 가능하며 저용량을 제공합니다. 또한 케이블 방전 이벤트(CDE), 전기적 고속 과도 현상(EFT), 그리고 낙뢰로 인한 서지를 방지합니다. 이 장치는 고주파 신호의 왜곡을 최소화하기 위해 낮은 용량을 가지고 있습니다. AQ24COM-02의 용량은 13 pf이며 AQ3102의 용량은 1 pF입니다. 그림 3은 이러한 TVS 다이오드 배열이 제공하는 2라인 보호를 보여주며, 표면 장착 패키징을 나타냅니다.
그림 3: AQ24COM-02 및 AQAQ3102 TVS 다이오드 배열의 포장 및 회로도
AQ24COM-01 시리즈 TVS 다이오드 배열은 LIN 버스를 ESD 및 서지 과도현상으로부터 보호합니다. AQ24CANFD 시리즈 TVS 다이오드 배열은 FlexRay 버스를 ESD 및 서지 과도현상으로부터 보호합니다. AQ3045, SP3522, AQ3400과 같은 TVS 다이오드 배열뿐만 아니라 SESD 개별 장치 및 SESD 배열은 ESD 및 서지 과도현상으로부터 고속 시리얼 링크를 보호합니다. 이러한 부품 옵션은 GPS, Lidar, 레이더 및 카메라 회로를 포함한 다중 센서 융합 입력에 대한 ESD 보호를 제공합니다. 자동차 회로의 입력 측 보호는 더 높은 전력 TVS 다이오드를 필요로 합니다. SZ1SMB 시리즈는 600 W의 최고 전력 펄스를 견딜 수 있는 TVS 다이오드의 예입니다. 또한 최대 30 kV의 ESD 충격을 안전하게 흡수할 수 있습니다. 이 부품은 1 ns 미만의 시간 내에 과도현상에 응답합니다. 5 µA 미만의 낮은 유출 전류는 소비 전력을 최소화하여 회로 효율성을 향상시킵니다. 이 TVS 다이오드는 단방향 또는 양방향일 수 있으며, 표면 장착 패키지를 갖추고 있으며 AEC-Q101 인증을 받았습니다. SZ1SMB, SLD8S, SZSMF4L 시리즈와 같은 다른 TVS 다이오드 제품군은 성능에 더 높은 전력 견딜 수 있는 능력, 더 빠른 응답 시간(< 1 ps), ISO 7637-2 보호를 포함하는 사양으로 더 강력한 보호를 제공합니다. 아날로그 측정 회로의 경우 AXGD와 SESD 시리즈 폴리머 ESD 억제기가 ESD 보호를 제공합니다. AQ24CANA, AQ24CANFD, AQ24COM-02, AQ3102 시리즈 TVS 다이오드 배열과 AXGD1 시리즈 폴리머 ESD 억제기도 ESD 보호 옵션입니다. 과전압 과도현상 보호에 대한 대안은 MOV입니다. MLA Automotive Varistor 시리즈는 500 A 서지 전류 또는 2.5 Joule 에너지 펄스를 견딜 수 있습니다. 이러한 Varistor는 SAE J1113 규격을 준수하여 부하 덤프 에너지 등급을 흡수할 수 있으며 AEC-Q200 인증을 받았습니다.
통신 및 전력 보호는 안정적인 시스템 작동을 보장합니다
인포테인먼트 시스템
자동차 스마트 인포테인먼트 시스템은 과전류 보호 및 과도 전압 보호를 요구합니다. DC 충전 포트와 5 VDC 전원 공급 장치는 앞서 설명한 대로 전통적인 퓨즈 또는 PPTC 리셋 가능한 퓨즈를 사용할 수 있습니다. 앞서 설명한 TVS 다이오드와 바리스터는 로드 덤프 및 ESD 2차 보호를 제공합니다. AQ1005 및 AQ3045 시리즈 TVS 다이오드 배열은 ESD로부터 인포테인먼트 데이터 라인을 보호합니다. AQ3045, AQ3118E/AQ3130E 시리즈 TVS 다이오드 배열은 AXGD 시리즈 폴리머 ESD 서프레서와 함께 안테나, Wi-Fi 및 기타 칩셋의 ESD 보호에 적합합니다. AQ1005, AQ3118E/AQ3130E 시리즈 TVS 다이오드 배열, MLA Auto 시리즈 바리스터, AXGD 시리즈 폴리머 ESD 서프레서는 모두 Bluetooth, GPS 및 V2X 모듈의 ESD 보호에 적용 가능합니다.
센서 융합 회로
센서 융합 회로에서 SZ1SMB 및 SZSMF4L 시리즈와 같은 TVS 다이오는 전원 공급 장치에 대한 과전압 보호를 제공합니다. DST 시리즈 쇼트키 다이오는 역방향 차단/출력 정류를 지원합니다. AQ3400, AQ3102 시리즈, AXGD1 시리즈와 같은 TVS 다이오드 배열 및 폴리머 ESD 억제기는 ESD, CDE, EFT, 번개로 인한 서지로부터 고속 데이터 라인을 보호하도록 설계되었습니다. 센서 융합 회로의 다양한 유형의 데이터 라인은 ESD 보호가 필요합니다. AQ24COM-02 시리즈 TVS 다이오드 배열은 CAN 버스를 보호합니다. AQ24COM-01 시리즈 TVS 다이오드 배열은 ESD 및 서지 과도현상으로부터 LIN 버스를 보호합니다. AQ24CANFD 시리즈 TVS 다이오드 배열은 FlexRay 버스를 ESD 및 서지 과도현상으로부터 보호합니다. AQ3045, SP3522, AQ3400과 같은 TVS 다이오드 배열, SESD 단일 장치 및 SESD 배열은 ESD 및 서지 과도현상으로부터 고속 직렬 링크를 보호합니다. 이러한 부품 옵션은 GPS, Lidar, 레이더 및 카메라 회로를 포함한 여러 센서 융합 입력에 대해 ESD 보호를 제공합니다.
레이더
레이더 시스템에는 과전류 및 과도 전압 보호가 필요합니다. 앞서 설명한 전통적인 일회용 퓨즈 또는 재설정 가능한 퓨즈가 적합합니다. SZ1SMB, SLD8S, SZSMF4L 시리즈 같은 TVS 다이오드는 전원 공급 장치에 대한 과전압 보호 기능을 제공합니다. AQ3045 시리즈 다이오드 배열은 웨이브폼 발생기에 대한 ESD 보호를 제공합니다. AXGD 및 AQ3118E/AQ3130E 시리즈 같은 폴리머 ESD/TVS 다이오드 배열은 또한 안테나의 ESD, CDE, EFT, 번개 유발 서지로부터 보호합니다.
그림 4: 현재 및 미래의 자동차 제어 아키텍처
차량 내 기능적 아키텍처의 진화가 새로운 세대의 차량 개발을 주도합니다
차량 내 기능 아키텍처의 진화는 신세대 차량 아키텍처 개발을 추진하고 있습니다 (그림 4). 이것은 분산된 제어, 여러 노드, 중앙 게이트웨이를 통한 내부 통신의 분산 아키텍처에서 도메인 중앙 집중 아키텍처로의 전환을 뜻합니다. 이 아키텍처는 전용 도메인으로 기능을 통합하는 도메인 제어 유닛(DCU)을 포함하며, 고급 게이트웨이가 DCU 간의 라우팅을 처리합니다. 미래는 고성능 컴퓨터가 가상화된 기능을 실행하고 구역별 센서/액추에이터 엔진 제어 유닛(ECU)이 있는 구역 아키텍처를 향하고 있습니다. 고급 게이트웨이가 라우팅 복잡성을 관리합니다. 자동차 응용 프로그램에서 도메인 컨트롤러는 특정 영역 또는 도메인과 관련된 차량 기능을 제어하는 컴퓨터입니다. 도메인 컨트롤러가 필요한 기능 도메인은 일반적으로 많은 계산을 필요로 하고 여러 입력/출력(I/O) 장치에 연결됩니다. 예로는 능동 안전, 사용자 경험, 차체 및 섀시 전자 장치 등이 있습니다. 이 새로운 제어 아키텍처의 회로는 위에서 설명한 EV 하위 시스템과 유사한 과전류 및 과도 전압 보호가 필요합니다. Littelfuse는 앞서 설명한 구성 요소 솔루션 외에도 다양한 옵션을 제공합니다.
결론
연결성 및 ADAS의 깊은 통합은 자동차 산업을 전례 없는 지능 및 생태계 개발 단계로 이끌고 있습니다. 모바일 통신, 인공지능, 빅데이터, 엣지 컴퓨팅과 같은 핵심 기술의 지속적인 돌파구와 함께, 차량은 단순한 운송 수단을 넘어 모바일 데이터 노드와 지능형 단말기로 진화하여 더욱 안전하고 효율적이며 환경 친화적이고 개인화된 여행 경험을 가능하게 할 것입니다. Littelfuse가 제공하는 광범위한 안전 및 보호 솔루션은 관련 기술 및 서비스 모델의 전면적인 업그레이드를 지원하여, 국경 간 협력과 공유 발전이 특징인 새로운 생태계를 만드는 데 기여합니다. Littelfuse 솔루션은 차세대 자동차 응용 분야의 혁신과 발전을 가속하는 데 기여할 것입니다.
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