تنشر ROHM مستندًا تقنيًا حول حلول الجيل التالي من مقصورات قيادة السيارات

بالإضافة إلى راديو السيارة وستيريو السيارة ، يتم إصدار مجموعة متنوعة من الأصوات داخل السيارة وخارجها. على سبيل المثال ، قم بتشغيل مؤشرات الانعطاف ، وسوف تصدر السيارة نغمة توجيه “علامة ، علامة”. بالإضافة إلى ذلك ، تصدر نغمة تحذير عند تنشيط نظام الكبح المستخدم لتجنب الاصطدام ، وهي إحدى وظائف نظام مساعدة السائق المتقدم (ADAS). في الآونة الأخيرة ، تم تجهيز المركبات ذات المحركات مثل xEVs بأنظمة تنبيه صوتي للمركبة (AVAS) عندما يقترب المشاة من السيارة. بالإضافة إلى ذلك ، سترسل السيارة أيضًا أصواتًا أخرى متنوعة ، مثل كلمات الترحيب عند بدء تشغيل المحرك ، ومطالبات ETC ، وما إلى ذلك.

مقدمة

بالإضافة إلى راديو السيارة وستيريو السيارة ، يتم إصدار مجموعة متنوعة من الأصوات داخل السيارة وخارجها. على سبيل المثال ، قم بتشغيل مؤشرات الانعطاف ، وسوف تصدر السيارة نغمة توجيه “علامة ، علامة”. بالإضافة إلى ذلك ، تصدر نغمة تحذير عند تنشيط نظام الكبح المستخدم لتجنب الاصطدام ، وهي إحدى وظائف نظام مساعدة السائق المتقدم (ADAS). في الآونة الأخيرة ، تم تجهيز المركبات ذات المحركات مثل xEVs بأنظمة تنبيه صوتي للمركبة (AVAS) عندما يقترب المشاة من السيارة. بالإضافة إلى ذلك ، سترسل السيارة أيضًا أصواتًا أخرى متنوعة ، مثل كلمات الترحيب عند بدء تشغيل المحرك ، ومطالبات ETC ، وما إلى ذلك.

الشكل 1. أصوات مختلفة مطلوبة للوحة عدادات السيارة متعددة الوظائف

تم سماع صوت موجه التوجيه المذكور أعلاه مسبقًا من صوت تبديل المرحل الميكانيكي ، ولكن بعد تنفيذ التكنولوجيا الإلكترونية ، حتى إذا لم يتم استخدام المرحل ، فسيصدر صوت من السماعة. هذا مجرد مثال على كيفية الحصول على معلومات مهمة من الصوت. في المستقبل ، مع تطور الذكاء الاصطناعي أو تكنولوجيا القيادة الذاتية ، ستكون هناك متطلبات أعلى للاتصال ثنائي الاتجاه بين الأشخاص والسيارات. لذلك ، يتم استخدام الصوت أداة لتعزيز الاتصال ثنائي الاتجاه. أولاً ، يجب أن يزيد وجودها أكثر.

1. تكوين نظام السماعات

يتم تصنيف الأنظمة التي تُخرج أصوات ADAS و AVAS المذكورة أعلاه تقريبًا إلى أنظمة باستخدام الجرس والأنظمة التي تستخدم مكبر صوت. على الرغم من أن التكلفة السابقة منخفضة جدًا ، إلا أن التردد الذي يمكن تشغيله محدود. يمكن تشغيل هذا الأخير ، مثل معدات الصوت ، عبر نطاق تردد أوسع. لفترة طويلة ، كانت أصوات التنبيه والتوجيه فقط كافية حول قمرة القيادة ، ولم تكن هناك حاجة لأصوات متنوعة. ولكن الآن ، مع تنوع الأصوات المطلوبة حول قمرة القيادة ، هناك موقف لا يمكن فيه تهيئة الأنظمة بدون مكبرات الصوت.

لذلك ، تصبح الدوائر المتكاملة لمكبر الصوت لا غنى عنها. مكبر الصوت IC هو IC الذي يضخم خرج الإشارة الصوتية بواسطة SoC (نظام على رقاقة) ، وما إلى ذلك ، ويوجه التيار إلى السماعة. يوجد تنسيقان للإشارة الصوتية ، أحدهما نوع إدخال تناظري يقوم بإدخال إشارات تناظرية مثل موجات جيبية ، والآخر هو نوع إدخال تناظري يستخدم I2يجب استخدام نوع الإدخال الرقمي لتنسيق الصوت الرقمي مثل S وفقًا لنظام التطبيق. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تقسيم طرق إخراج الدوائر المتكاملة لمكبر الصوت تقريبًا إلى مكبرات صوت من الفئة AB ومكبرات من الفئة D. على الرغم من أن مكبرات الصوت من الفئة AB لها كفاءة تحويل منخفضة للطاقة وتوليد حرارة IC خطيرة ، إلا أنها تتمتع بميزة عدم توليد إشعاع غير ضروري. بالنسبة لمكبرات الصوت من الفئة D ، على الرغم من أن كفاءة تحويل الطاقة عالية ، ويولد IC حرارة أقل ، إلا أنه سيولد إشعاعًا غير ضروري ، لذلك من الضروري تكوين مرشح LC في نهاية الإخراج. لذلك ، عادةً ضمن نطاق توليد الحرارة المسموح به ، يتم استخدام مضخم صوت من الفئة AB ؛ عندما تكون هناك حاجة إلى طاقة خرج أكبر ولا يُسمح بالحرارة ، يتم استخدام مضخم من الفئة D.

2. مشاكل مع مكبرات الصوت

بغض النظر عن طريقة الإخراج ، يجب أن يكون مكبر صوت السيارة موثوقًا للغاية ، مع خرج طاقة عالي (حجم مرتفع) وأمان. لا جدال في أهمية الموثوقية ، ولكن هناك مفاضلة بين خرج الطاقة العالية والسلامة ، ومن الصعب جدًا الحصول على كليهما. لتحقيق خرج طاقة عالي ، من الضروري إجراء تدفق تيار كبير إلى السماعة ، وهو ما يعادل زيادة حجم الترانزستور الناتج من IC. ومع ذلك ، إذا أصبح حجم الترانزستور الناتج أكبر ، كما هو الحال عند فشل مكبر الصوت وتحدث دائرة كهربائية قصيرة ، فقد تتدفق كمية كبيرة من التيار بين دبابيس الخرج. في بعض الحالات ، يمكن أن يتلف IC ، مما يؤثر على سلامة السيارة. من أجل منع حدوث ذلك ، من الضروري تثبيت دائرة حماية التيار الزائد على IC. تستخدم الدوائر المتكاملة لمكبر الصوت التقليدي طريقة للحد من تيار الحمل. ومع ذلك ، عند استخدام هذه الطريقة ، يجب ضبط عتبة التشغيل لدائرة حماية التيار الزائد على قيمة أصغر من الحد الأقصى للتيار الذي يمكن إخراجه ، كما هو موضح في الشكل 2. لذلك ، هناك مشكلة تتمثل في أن الحد الأقصى لطاقة الخرج محدود ، ويحدث تشوه شكل الموجة (الصوت) عند خرج طاقة عالي.

الشكل 2. رسم تخطيطي للشكل الموجي لدائرة حماية التيار الزائد

3. منتج ROHM الجديد “BD783xxEFJ-M”

طورت ROHM مضخم صوت “BD783xxEFJ-M” للوحات العدادات داخل السيارة التي تجمع بين خرج الطاقة العالي مع السلامة وتحل هذه المشكلة بشكل مثالي. تعمل هذه السلسلة من المنتجات على مصدر طاقة 5 فولت الأكثر طلبًا في لوحة العدادات ولديها طاقة خرج من 1-2 واط كهدف رئيسي. تعتمد طريقة الإدخال الإدخال التناظري ، وتعتمد طريقة الإخراج فئة AB مع عدد صغير من المكونات . هذه السلسلة من المنتجات لها ثلاث مزايا رئيسية كما هو موضح أدناه.

3-1 لها وظيفة حماية ضد التيار الزائد وتحقق إنتاج طاقة عالي 2.8W

يتبنى المنتج الجديد “BD783xxEFJ-M” دائرة حماية التيار الزائد المطورة حديثًا ، مع مراعاة خرج الطاقة العالي والسلامة. في حالة جهد الإمداد 5 فولت وتحميل 4Ω ، يمكن أن تصل طاقة الخرج إلى 2.8 واط (THD + N.

الشكل 3. مقارنة طاقة الخرج لمكبرات الصوت مع حماية التيار الزائد للوحات عدادات السيارات

بشكل عام ، غالبًا ما تستخدم “دائرة المحدد الحالي” في دائرة حماية التيار الزائد لمكبر للصوت من الفئة AB. كما هو موضح أعلاه ، عن طريق الحد من تيار الخرج ، على الرغم من إمكانية منع تدفق التيار الزائد ، فإن طاقة الخرج محدودة أيضًا. لعدم تقييد طاقة الخرج وحماية المنتج من التيار الزائد ، يلزم وجود “دائرة حماية تيار الذروة” ، وهي آلية تكتشف تيار الذروة وتوقف الإخراج ، كما تعني حرفياً. عندما يتجاوز تيار الخرج الحد الأقصى للتيار ، يمكن استخدام هذه الطريقة لاكتشاف التيار ، ولكن عندما يكون جهد تحيز الخرج منخفضًا ، مثل عند بدء التشغيل أو تحت الجهد ، حتى إذا كان الإخراج قصير الدائرة ، فإن أقصى تيار خرج سوف لا تتجاوز العتبة ، لذلك لن تعمل دائرة الحماية. لذلك ، فإن عيب دائرة حماية التيار القصوى هو أن درجة حرارة تسخين IC أعلى من درجة حرارة تقاطع الشريحة ، وحتى تتلف الشريحة في أسوأ الحالات. وهذا يعني ، إذا تم استخدام دائرة تحديد التيار ، فسوف تتسبب في تشويه الصوت ؛ إذا تم استخدام دائرة حماية تيار الذروة ، فهناك حالة لا يمكن فيها حمايتها.

لحل هذه المشكلة ، بحثت ROHM وصممت نوعًا جديدًا من دوائر حماية التيار الزائد (في انتظار براءة الاختراع) التي تجمع بين مزايا هاتين الدائرتين. ستبدأ هذه التقنية دائرة الحد من التيار لمنع تسخين IC عندما لا يكون من الضروري إخراج طاقة عالية أثناء بدء التشغيل أو تحت الجهد الكهربي ؛ أثناء التشغيل العادي ، سوف تتحول تلقائيًا إلى أقصى حماية للتيار. هذه تقنية تجمع بين مزايا دائرتين من دوائر الحماية ويمكنها تحقيق خرج طاقة عالي.

تم تجهيز المنتج الجديد “BD783xxEFJ-M” بهذا النوع الجديد من دوائر حماية التيار الزائد ، والتي تحمي بشكل موثوق الدائرة المتكاملة من قصر الدائرة للحمل ولا تسبب تشويشًا عند إخراج طاقة عالية.

3-2 موثوقية عالية لدعم البيئات القاسية في تطبيقات السيارات

يتوافق المنتج الجديد مع AEC-Q100 ، معيار الموثوقية للمنتجات الإلكترونية للسيارات ، ويدعم درجة حرارة التشغيل حتى Ta = 105 ℃ ، لذلك يمكن أيضًا استخدامه بثقة في مجال تطبيقات السيارات الذي يسعى إلى تحقيق موثوقية عالية. تتبنى هذه السلسلة من المنتجات حزمة طاقة (HTSOP-J8) ، والتي يمكنها تحقيق خرج طاقة عالي حتى عند درجة حرارة تشغيل تبلغ 105 درجة مئوية في مضخم صوت من الفئة AB الذي عادةً ما يولد كمية كبيرة من الحرارة. على الرغم من أن هذه الحزمة عبارة عن حزمة من نوع إطار الرصاص بحجم صغير فقط 4.9 مم × 6.0 مم × 1.0 مم ، عند استخدام لوحة دائرة كهربائية من 4 طبقات (وفقًا لمعيار JEDEC51-5،7)جافقط 45.2 ℃ / W ، أداء تبديد الحرارة جيد جداً. باستخدام هذه الحزمة ، يتم تقليل ارتفاع درجة حرارة الرقاقة بنسبة 80٪ مقارنة بمنتجات ROHM السابقة (الظروف: VCC = 5V ، RL = 8Ω ، THD

الشكل 4. AEC-Q100 مؤهل “BD783xxEFJ-M” بوظائف حماية متنوعة

3-3 تقليل عدد المكونات ذات المقاومات المدمجة

في مكبرات الصوت من الفئة AB لنطاق الإخراج هذا ، عادةً ما تكون مقاومات الإدخال والتغذية الراجعة المستخدمة لضبط كسب الإشارة عند ضبط مستوى الصوت خارجية. من خلال دمج هذا المقاوم ، يقلل المنتج الجديد من عدد المكونات ويقلل من منطقة تركيب لوحة الدوائر المطبوعة. بالإضافة إلى ذلك ، هناك 11 طرازًا في هذه السلسلة ، يتراوح نطاق الكسب من 6 ديسيبل إلى 26 ديسيبل (بزيادات 2 ديسيبل) ، ويمكن ضبط الكسب الدقيق. يتم استخدام منتج 26dB “BD78326EFJ-M” فقط لتقييم العينة حيث يتم تعديل الكسب بشكل متكرر. بإضافة المقاوم للتقييم لكل طرف إدخال ، يمكن إجراء التقييم بسهولة دون تغيير IC ، حتى مع المقاومات المضمنة. زيادة وقت التصميم. في الوقت الحاضر ، بدأت طرز 6dB ، و 10dB ، و 26dB في الإنتاج الضخم ، وسيتم إطلاق المنتجات الأخرى واحدة تلو الأخرى.

4. اتجاهات التنمية المستقبلية

كما ذكرنا في بداية هذه المقالة ، أصبح تعدد الوظائف الصوتية حول قمرة القيادة مطلبًا لا مفر منه. في المستقبل ، مع ظهور عصر CASE (متصل ، مستقل ، مشترك ، كهربائي) ، من المتوقع أن زيادة أخرى ، وسيكون هناك المزيد من متطلبات خرج الطاقة العالية. بالإضافة إلى ذلك ، فيما يتعلق بالتخطيط الداخلي ، ستختفي الحدود التقليدية بين قمرة القيادة وصوت السيارة ، وسيصبح استخدام الصوت أكثر تنوعًا.

لتلبية هذه المطالب ، تحتاج ROHM إلى توسيع تشكيلة منتجات مكبرات الصوت بشكل مستمر. تم إطلاق BD783xxEFJ-M هذه المرة هو مكبر صوت من فئة السيارات AB ، وتقوم ROHM حاليًا بتطوير مكبر صوت من فئة السيارة D. جهد إمداد الطاقة لمنتج التطبيق المستهدف BD783xxEFJ-M أقل من 5 فولت ، وسيدعم منتج مكبر الصوت من فئة D للسيارة الاتصال ببطارية 12 فولت ، ويمكن أن يحقق طاقة خرج كبيرة تزيد عن 4 وات. بالنسبة لمكبرات الصوت من فئة السيارات التي تدعم إمداد الطاقة بجهد 12 فولت ، على الرغم من أن المنتجات السائدة الحالية هي مكبرات صوت من الفئة AB ، حيث أن وحدة التحكم الإلكترونية (وحدة التحكم الكهربائية) المستخدمة في قمرة القيادة ووحدة الرأس لها متطلبات أعلى وأعلى لتوفير المساحة وتبديد الحرارة باستخدام المشعات أصبح عنق الزجاجة التقنية. من أجل حل مشكلة الاختناق هذه ، ساهم ROHM بشكل كبير في التصغير من خلال اعتماد نظام مكبر صوت من الفئة D في مكبرات الصوت.

مثل BD783xxEFJ-M ، وهي الموجة الأولى من مكبرات الصوت من الفئة D للسيارات ، بالإضافة إلى نوع الإدخال التناظري ، من المخطط إطلاق ما مجموعه 4 منتجات ، بما في ذلك نوع الإدخال الرقمي والنوع متعدد القنوات في مجموعة المنتجات لتلبية احتياجات منتجات التطبيقات المختلفة. على سبيل المثال ، يدعم نوع الإدخال الرقمي تنسيق TDM (مضاعفة تقسيم الوقت). يمكن توصيل ما يصل إلى 8 مكبرات صوت في نظام واحد ، مما يزيد من خيارات تصميم التطبيق ويحسن مرونة تصميم التطبيق.

من المقرر أن تبيع الموجة الثانية من مكبرات الصوت من الفئة D للسيارات عينات في عام 2021. وفي المستقبل ، ستواصل ROHM العمل على تطوير مكبرات الصوت لمكبرات الصوت للسيارات للمساهمة في تحسين سلامة وراحة السيارات.