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村田適用于車載以太網BroadR-Reach的靜噪元件

發布時間:2016-11-10 11:14    發布者:eechina
隨著汽車電子的飛速發展,為確保安全性,靜噪對策的重要性也越來越突出。受環境規制影響,低油耗、駕駛輔助系統不斷發展,每臺車輛Electronic Control Unit(以下ECU)的數量不斷增加,車聯網也不斷要求高速化。這些與ECU連接的車載LAN的電纜容易產生干擾電波,而且易受外界噪聲的影響,所以靜噪對策必不可少。為適應這種趨勢,村田制作所(以下簡稱“村田”)不斷致力于具有優良的靜噪效果和高可靠性的共模扼流線圈(以下稱CMCC)產品的研發。

CMCC是一種利用模式傳播特性之間的差異,來抑制共模噪聲的產品。村田充分利用已有的在民生用CMCC積累的磁性材料技術、磁氣電路設計技術,以及獨特的繞線技術,研發出了車載用CMCC。


圖1.  BroadR-Reach的靜噪對策示例

除普通汽車外,考慮到搭載在卡車以及公交車上的車載以太網,傳輸電纜長度有必要設定到15m。此外,為提升車載攝像頭的非壓縮影像傳輸的傳輸速度、以及最小化因傳輸錯誤而再傳輸的頻率,就要提高響應速度,并且標準化。

在目前已經普及的CMCC上的回波損耗(Sdd11)、插入損耗(Sdd21)雖然已滿足規格限定值,但并未滿足平衡(Sds21),有可能會造成傳輸質量下降。


圖2.車載以太網用傳輸規格和普及的CMCC的特性
在已經普及的民生Ethernet用CMCC方面,還不是很清楚Ethernet傳輸規格。
(虛線:規格限定值;實線:民生用CMCC-DLW21SN491XQ)

與一般設備用規格(CISPR22)相比,嚴格的汽車用噪聲規格(CISPR25)不僅適合于以太網,還適合在狹窄空間中有大量ECU和信息設備的汽車內。這里要特別注意對無線波(AM、FM、TV)和通信設備(GPS、4G-LTE等)產生的電磁波影響。


圖3:車載和民生設備的噪聲限定值比較(輻射噪聲)
※因為測定條件不同無法進行單純的比較,限定值本身比較嚴峻外,測定距離也比車載(CISPR25)的1m和民生(CISPR22)的3米要短,所以變得更加嚴峻。

車載以太網用CMCC規格規定了靜噪特性(Scc21)的限定值,考慮到汽車用噪聲規格,使用已經普及的民生以太網用CMCC是不能滿足的。因此從傳輸特性和靜噪特性兩方面來看,都有必要使用更加高性能的專用CMCC來解決EMC問題。


圖4.  車載以太網靜噪特性規格和普及的CMCC的特性
在已經普及的民生以太網用CMCC方面,還不是很清楚以太網靜噪特性規格。
(虛線:標準限定值、實線:民生用CMCC-DLW21SN491XQ)

村田新近開始批量生產的DLW43MH系列是符合車載以太網標準,并且最具普及可能性的BroadR-Reach的CMCC。它通過村田獨特的鐵氧體材料技術和高水平繞線技術,實現了高插入損耗特性和微小模式變換特性,因此能夠發揮滿足車載以太網標準的良好噪聲抑制效果和高免疫性能。



圖5.   車載Ethernet 規格限定值和DLW43MH特性

表1. DLW43MH的規格表
MurataCommon Mode  InductanceRatedWithstandingRatedDC
Part Numberat 100kHzVoltageVoltageCurrentResistance
  (Vdc)(Vdc)(mA)(W max.)
DLW43MH201XK2L200uH20501104.5
DLW43MH201XK2K(-25% +50%)
Operating Temperature : -40 to +105°C

下圖所示是使用DLW43MH的具體電路,有時也會與LC濾波器同時使用。


圖6.車載攝像頭的Ethernet使用示例


圖7. Gateway的使用事例

BroadR-Reach通過故障診斷系統(OBD: On-Board Diagnostics)、車載攝像頭系統、信息娛樂設備以及連接它們的網關,還有動力傳動系統、安全設備,蘊藏了向自動駕駛必不可少的網絡標準發展的可能性。村田將不斷致力于小型化、適應高溫化、適應高速傳輸化、高可靠性等多種符合靜噪對策需求的車載以太網用CMCC產品的研發,同時也將不斷擴充其他磁性元件的產品陣容。


圖8.  車載Ethernet相關磁性元件群

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