上海雷卯电子：车载SerDes技术与<span style='color:red'>静电防护</span>方案解析
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上海雷卯电子：车载SerDes技术与静电防护方案解析

　　在智能驾驶数据量呈指数级增长的趋势下，SerDes 作为连接传感器、显示屏与计算平台的核心纽带，需同时满足 “高速率传输” 与 “高可靠性运行” 的双重挑战。上海雷卯电子针对 GMSL/FPD-Link 私有协议与 A-PHY 公有协议的差异化需求，提供从电源浪涌到信号 ESD 的全链路防护方案，通过低结电容(≤0.3pF)、高车规等级(AEC-Q101)器件保障信号完整性，助力车企在 - 40℃~+85℃极端环境与复杂电磁干扰中实现 “零误码” 数据传输。　　一、SerDes的电磁挑战与雷卯解决方案　　车载环境中，发动机点火脉冲(ISO 7637-2 脉冲 5a/5b)、静电放电(ESD)及高速信号串扰易导致 SerDes 信号失真，需针对不同协议架构设计差异化防护方案。　　1、电源端浪涌防护(12V系统)　　对于SerDes芯片的所在主板供电端，引擎点火脉冲(ISO 7637-2脉冲5a/5b)与BCI大电流注入可能导致信号失真，雷卯采用单独大功率的TVS或PTC+TVS的组合方案。　　2、信号端静电防护(ESD)　　A-PHY总线(公有协议)　　A-PHY 定义了以下三种不同的电缆拓扑结构，如下图所示　　雷卯针对A-PHY的静电防护，采用ULC0542CQ,可用于同轴线路，也可以用于差分线路，符合AEC-Q101车规认证，符合IEC 61000−4−2，等级4，空气放电±25Kv，接触放电22Kv，结电容低至0.3pF，保证信号完整性.　　GMSL/FPD-Link 总线(私有协议)：　　单端系统(同轴电缆传输)：　　单端系统模式是由一根同轴电缆组成，同轴电缆上可以传输12V电源，主要用于车载摄像头，雷卯采用ULC1811CDNQ，Cj=0.3pF(Typ.)低结电容，保证信号完整性，满足IEC61000-4-2，等级4，接触放电15kV，空气放电25kV。　　差分系统(两对差分线传输)：　　差分系统模式是由两对差分线组成，主要应用于车内的高清中控显示器等。雷卯推荐集成式的ULC3324P10LV，Cj= 0.45pF(Typ.) 封装为DFN2510，单颗保护四路差分线。另有ULC0342CDNHQ，Cj=0.22 pF(Typ.) ，封装为DFN1006，布线更灵活。　　二.SerDes 技术架构与车载应用价值　　1、技术原理与核心优势　　SerDes(串行器 / 解串器，Serializer/Deserializer)通过将多路并行数据转换为高速串行信号传输，在接收端再还原为并行数据，实现 “数据压缩 - 传输 - 解压缩” 的全流程处理。其优势包括：高带宽、低延迟、低功耗、抗干扰能力强、可扩展性强等优势，能够支持HDMI、LVDS、MIPI等多种数据协议灵活组网。　　2、车载场景典型应用　　SerDes 是智能座舱与自动驾驶的数据 “神经中枢”：　　摄像头系统：ADAS 摄像头(如 8MP 双目视觉模组)通过 GMSL/APIX 协议传输原始图像数据至域控制器;　　显示系统：4K 中控屏与全液晶仪表盘依赖 FPD-Link/A-PHY 实现无压缩视频传输;　　跨域互联：域控制器之间通过 A-PHY/R-LinC 协议交换高分辨率传感器数据，支撑 L3 + 级自动驾驶决策。　　三、SerDes主流协议　　1、SerDes 主流协议分类与市场竞争格局　　当前市场形成 “私有协议主导、公有协议破局” 的格局，核心协议特性及市占率如下：　　※ 市场占有率(2025 年)为行业预测值，基于协议厂商(如 ADI、TI、慷智、仁芯)的市场份额及技术路线分析，如有错漏，欢迎指正。　　技术趋势　　双雄垄断与开放性生态博弈：ADI(GMSL)+TI(FPD-Link)占据85% 份额，但其私有协议在跨厂商互操作性上存在一定限制(如不同品牌摄像头与 ECU 的无缝集成面临挑战)、开发成本高(需定制化芯片适配)。公有协议 A-PHY 通过开放标准(支持多厂商互操作)快速崛起，2027 年市场份额预计突破 30%，推动行业从 “封闭生态” 向 “标准化协作” 转型。　　国产替代加速：慷智 AHDL、仁芯 R-LinC 等协议凭借成本优势(较 GMSL 低 10-15%)及车规认证(AEC-Q100 Grade 2)，已进入长安、广汽等车企供应链，2024 年量产车型超 40 款。　　2、典型协议技术解析　　GMSL(Gigabit Multi-Media Serial Link)　　技术亮点：第三代 GMSL 支持 12Gbps 速率，可传输 1500 万像素摄像头数据(如森云智能 SG8S-AR0820C 模组)，单根同轴电缆同时传输 12V 电源与视频信号，简化摄像头布线。　　应用案例：适配 NVIDIA Jetson Orin 平台，实现 800 万像素 ADAS 摄像头实时数据无压缩传输，满足自动驾驶对图像细节的高要求。　　FPD-LINK(Flat Panel Display Link)，是美国国家半导体公司于1996年提出的SerDes技术，2011年被TI收购，目前已发展至第四代产品，支持16Gbps速率，中国一汽通过PCB叠层优化解决高速信号表层走线难题，应用于车载显示屏系统。　　A-PHY(MIPI A-PHY)　　技术突破：v2.0 版本采用 PAM4 调制与 FEC 纠错，支持 32Gbps 双下行通道，适配激光雷达点云数据(单帧超 100 万点)与 16K 显示屏的超高带宽需求;定义同轴电缆、平衡电缆(SDP)、星四线缆(STQ)三种拓扑，兼容不同距离与成本场景。　　生态价值：获宝马、丰田等车企采用，推动摄像头、显示屏、ECU 厂商基于统一标准开发，降低系统集成难度(如某国产新势力车型采用 A-PHY 方案，缩短 30% 开发周期)。　　未来，随着 A-PHY 规模化应用与国产协议的崛起，雷卯将持续迭代电磁兼容解决方案，推动车载 SerDes 从 “数据管道” 向 “智能传输平台” 演进，为 L3 + 级自动驾驶与沉浸式智能座舱的落地提供关键支撑。　　Leiditech雷卯电子致力于成为电磁兼容解决方案和元器件供应领导品牌，供应ESD、TVS、TSS、GDT、MOV、MOSFET、Zener、电感等产品。雷卯拥有一支经验丰富的研发团队，能够根据客户需求提供个性化定制服务，为客户提供最优质的解决方案。
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发布时间：2025-05-13 14:56 阅读量：404 继续阅读>>
上海雷卯：满足GMSL<span style='color:red'>静电防护</span>要求的方案
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上海雷卯：满足GMSL静电防护要求的方案

　　什么是GMSL?它是做什么用的?它有什么优点?设计GMSL防静电有啥难度?带着这些疑问我们先了解下什么是GMSL。　　一.简述 GMSL　　GMSL(Gigabit Multimedia Serial Link)即千兆多媒体串行链路，是 Maxim 公司推出的一种高速串行接口，适用于音频、视频和控制信号的传输。　　通信介质支持同轴电缆以及屏蔽双绞线，使用50Ω同轴电缆或者100Ω屏蔽双绞线(STP)时，长度可达15米。其核心技术是串行器/解串器技术(SerDes)，首先通过串行器将并行数据流转为串行数据流，然后通过更高的频率进行传输，之后再通过解串器将接收到的串行数据流转换为并行数据流。　　GMSL 的意义在于解决了音频、视频和控制信号的高速传输问题。在此之前，大量数据传输通常采用并行总线增加带宽，但线束过多会增加成本、重量和 EMI 电磁干扰。当数据量达到一定量级后，并行总线的劣势显现，如难以和时钟同步、布线长度差异导致同步困难、信号线间相互干扰等，这是并行总线的技术瓶颈。而串行总线不存在信号线间干扰和同一时序问题，只需提高频率，且工业上一般使用差分信号传输，更能保证信号准确性，所以目前面对高数据流传输，串行总线被广泛采用。　　二. GMSL 应用场合　　GMSL 常见的应用场景包括以下几方面：　　1. 汽车电子领域：用于车载摄像头、显示屏等设备之间的高速数据传输，以支持高级驾驶辅助系统(ADAS)和车载信息娱乐系统。　　2. 工业自动化：在工厂自动化设备中，连接各类传感器、摄像头和控制单元，实现高速、可靠的数据通信。　　3. 安防监控系统：用于连接监控摄像头和监控中心的设备，确保高清视频信号的稳定传输。　　4. 医疗设备：例如在医疗成像设备中，实现图像数据的快速传输和处理。　　所以GMSL应用就在我们身边，这些应用场景都依赖于它能够提供的高速、低延迟和抗干扰的数据传输能力。　　三.GMSL 具有以下特点和优势　　高速率：目前基于 GMSL 架构的通信协议最高可实现单通道 6Gbps(GMSL2) 的速率。　　远距离：使用特定线缆时传输距离15米。　　抗干扰性强：串行传输方式及差分信号传输使其具有较强的抗干扰能力。　　GMSL 技术经历了较长的发展时间。第一代 GMSL 从 2003 年开始，最高支持 3Gbps 的传输速率，可传输 1080p/30fps(1 百万-3 百万像素)的视频流数据;2017 年之后出现的 GMSL2 代技术，传输带宽提升至 6Gbps，能轻松传输 4K/30fps(8 百万像素)的视频流数据。　　四.GMSL-POC设计　　GMSL-POC 是现在大家应用的比较多的一项技术，POC 则是指同轴电缆供电(Power Over Coaxial)，也就是在同轴线缆中除了传输 GMSL 串行数据外，还同时传输电源。　　在 GMSL 系统中使用 POC 技术具有一些优势，例如减少线缆数量、简化系统布线等。POC 电路设计的原则是通过多个电感构成宽频带滤波器，在低频时使 DC 直流电源顺利通过，在高频时具有足够大的阻抗以抑制正向通道数据(如摄像头采集的数据信号)及反向通道(控制信号)数据通过，防止信号泄露到直流电源端。同时采用电容隔离直流信号，耦合高速信号，以确保高速信号在要求的带宽区间内顺利通过。　　在实际应用中，为了确保 GMSL POC 系统的正常运行，需要合理配置相关的电阻、电感等元件，并根据具体的电压情况(如 5V 或 12V POC)进行调整。同时，要注意保护系统免受过压和过流等情况的影响。　　GMSL-POC系统设计框图如下：　　五. 关于GMSL静电保护　　1. 为什么需要增加静电保护器件?　　我们知道静电放电(ESD)是一种电荷的积累，静电可能会导致GMSL 相关的设备出现各种问题，例如功能失效、数据错误、甚至永久性损坏等。在一些对可靠性要求较高的应用场景中，如汽车电子系统，微小的静电脉冲都可能干扰或破坏数据的传输，影响整个系统的正常运行。具体来说，GMSL 常用于视频、音频和控制信号的传输，这些信号对干扰较为敏感。静电可能通过各种途径引入到系统中，例如人体接触、设备之间的摩擦、环境中的静电积累等。　　为了确保 GMSL 系统的稳定和可靠运行，采取静电保护措施是必要的。这些保护措施通常包括使用具有静电保护功能的芯片比如ESD二极管，如上图D1，D2，D3，D4。有的芯片内部有ESD保护，比如MAX96705就具有±8kV 接触放电 ESD 保护和±15kV 气隙放电保护，但这个量级的保护没有达到您的要求，所以需要外部增加一颗，文章后面的列表中列出的上海雷卯几款抗静电能力较强的ESD二极管，抗静电能力都高于芯片内部。有了外部ESD二极管的保护从而提升了系统的抗静电干扰能力，保证在存在一定静电环境的情况下，GMSL 设备仍能正常工作，可靠地传输数据　　2. ESD二极管的放置位置。　　按一般常理来说ESD二极管应该放置在连接器的接口处，但对于GMSL-POC系统ESD二极管放在靠近Serializer/Deserializer芯片管脚处更为合适，为什么?　　对于带有POC的GMSL系统 ,如果POC 供电电压是12V , ESD二极管的击穿电压必须高压12V ，POC才能正常工作，否则一上电ESD二极管处于击穿状态，POC无法正常供电。但如果所选二极管击穿电压高于12V , 当低于12V的静电引入后，Serializer/Deserializer芯片管脚容易被打坏，无法做到很好保护，因此把ESD二极管放在Serializer/Deserializer芯片管脚处是比较合适的。如果GMSL不使用POC , 可以选择把ESD二极管放在接口处。　　我们根据所选Serializer/Deserializer管脚电平，选择合适的ESD二极管做保护。　　3. 上海雷卯推出的几款GMSL 静电保护二极管
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发布时间：2024-07-08 16:07 阅读量：792 继续阅读>>
上海雷卯：传感器（4-20mA）<span style='color:red'>静电防护</span>方案
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上海雷卯：传感器（4-20mA）静电防护方案

　　采用S1M与LC2401CW保护常规4-20mA 24供电的敏感传感器芯片　　方案优点：小封装，低电容，大电流保护。满足IEC61000-4-2，等级4，接触放电30kV，空气放电30kV。
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发布时间：2024-06-28 10:08 阅读量：863 继续阅读>>
esd<span style='color:red'>静电防护</span>措施有哪些 ESD<span style='color:red'>静电防护</span>的目的
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esd静电防护措施有哪些 ESD静电防护的目的

    ESD静电防护的几种方法。PCBA板上有许多精密电子组件，其中许多对电压敏感。超过额定电压的冲击可能会损坏这些组件。在功能检测过程中，很难一步一步筛选出被静电损坏的PCBA板。更为致命的是，某些PCBA板在测试过程中仍能正常工作，但是当成品在客户手中使用时，它们有时会出现缺陷，这给售后服务带来了巨大的隐患，并影响了公司的品牌和声誉。因此，在PCBA加工过程中必须非常重视ESD静电防护。    esd防护措施有静电耗散、静电泄放、静电中和、静电屏蔽、环境增湿以及电子产品的ESD防护设计这六种方法。    1、静电耗散主要是使用静电耗散材料，（即表面电阻在10的5次方欧姆到10的11次方欧姆之间的材料），来替代普通的材料。比如在防静电工作区使用的防静电台垫，防静电地板，防静电包装盒等等。    2、静电泄放通常是指设备和人员的接地，即通过截面积符合标准的金属导线将设备接地，人员则通过手环、服装、防静电鞋等措施接地。    3、静电中和一般是指在难以使用接地或静电耗散措施的场合，使用离子发生器制造正负离子，并将离子吹送到需要消除静电的区域，来中和产生的静电。常见的有离子风机、风蛇等等。    4、静电屏蔽静电屏蔽又分为主动屏蔽和被动屏蔽。主要是指利用法拉第笼原理，使用封闭导体来对静电源或需要防护的产品进行屏蔽。    5、环境增湿实验数据表明，环境湿度的增加可以有效降低静电放电发生的几率。但环境增湿只能作为辅助措施使用，不能代替以上措施。    6、电子产品的ESD防护设计即在静电敏感元器件上设置防静电电路，国内外已有设计成熟的多种保护电路，最高对上千伏的静电电压进行有效防护。保护电路可以降低元器件对ESD的敏感性，但不能完全消除。    ESD是Electro Static Discharge英文的缩写，中文含义即静电放电：处于不同电位的两个物体之间，由于直接接触或静电场感应导致的电荷传输（转移）。可见，静电与静电放电（ESD）是完全不同的物理概念或物理过程。一个是“静”，一个是“动”。 伴随着静电放电，往往有电量的转移、电流的产生和电磁场辐射。    ESD静电防护的目的esd就是防止人身体所带的静电对车间中的电子产品，主要是其中的集成电路造成损害。从而提高产品的可靠性能，以及成品率。静电环的作用是将人体所带的静电缓慢的释放掉。静电环有专门的静电环测试仪可进行测试。
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发布时间：2022-07-26 09:41 阅读量：3327 继续阅读>>

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