村田適用于車載以太網(wǎng)BroadR-Reach®的靜噪元件

 隨著汽車電子的飛速發(fā)展，為確保安全性，靜噪對(duì)策的重要性也越來(lái)越突出。受環(huán)境規(guī)制影響，低油耗、駕駛輔助系統(tǒng)不斷發(fā)展，每臺(tái)車輛Electronic Control Unit(以下ECU)的數(shù)量不斷增加，車聯(lián)網(wǎng)也不斷要求高速化。這些與ECU連接的車載LAN的電纜容易產(chǎn)生干擾電波，而且易受外界噪聲的影響，所以靜噪對(duì)策必不可少。為適應(yīng)這種趨勢(shì)，村田制作所(以下簡(jiǎn)稱“村田”)不斷致力于具有優(yōu)良的靜噪效果和高可靠性的共模扼流線圈(以下稱CMCC)產(chǎn)品的研發(fā)。

CMCC是一種利用模式傳播特性之間的差異，來(lái)抑制共模噪聲的產(chǎn)品。村田充分利用已有的在民生用CMCC積累的磁性材料技術(shù)、磁氣電路設(shè)計(jì)技術(shù)，以及獨(dú)特的繞線技術(shù)，研發(fā)出了車載用CMCC。

圖1. BroadR-Reach®的靜噪對(duì)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(wǎng)，傳輸電纜長(zhǎng)度有必要設(shè)定到15m。此外，為提升車載攝像頭的非壓縮影像傳輸?shù)膫鬏斔俣?、以及最小化因傳輸錯(cuò)誤而再傳輸?shù)念l率，就要提高響應(yīng)速度，并且標(biāo)準(zhǔn)化。

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

圖2.車載以太網(wǎng)用傳輸規(guī)格和普及的CMCC的特性

在已經(jīng)普及的民生Ethernet用CMCC方面，還不是很清楚Ethernet傳輸規(guī)格。

(虛線：規(guī)格限定值;實(shí)線：民生用CMCC-DLW21SN491XQ)

與一般設(shè)備用規(guī)格(CISPR22)相比，嚴(yán)格的汽車用噪聲規(guī)格(CISPR25)不僅適合于以太網(wǎng)，還適合在狹窄空間中有大量ECU和信息設(shè)備的汽車內(nèi)。這里要特別注意對(duì)無(wú)線波(AM、FM、TV)和通信設(shè)備(GPS、4G-LTE等)產(chǎn)生的電磁波影響。

圖3：車載和民生設(shè)備的噪聲限定值比較(輻射噪聲)

※因?yàn)闇y(cè)定條件不同無(wú)法進(jìn)行單純的比較，限定值本身比較嚴(yán)峻外，測(cè)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(yán)峻。

車載以太網(wǎng)用CMCC規(guī)格規(guī)定了靜噪特性(Scc21)的限定值，考慮到汽車用噪聲規(guī)格，使用已經(jīng)普及的民生以太網(wǎng)用CMCC是不能滿足的。因此從傳輸特性和靜噪特性兩方面來(lái)看，都有必要使用更加高性能的專用CMCC來(lái)解決EMC問(wèn)題。

圖4. 車載以太網(wǎng)靜噪特性規(guī)格和普及的CMCC的特性

在已經(jīng)普及的民生以太網(wǎng)用CMCC方面，還不是很清楚以太網(wǎng)靜噪特性規(guī)格。

(虛線：標(biāo)準(zhǔn)限定值、實(shí)線：民生用CMCC-DLW21SN491XQ)

村田新近開(kāi)始批量生產(chǎn)的DLW43MH系列是符合車載以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，并且最具普及可能性的BroadR-Reach®的CMCC。它通過(guò)村田獨(dú)特的鐵氧體材料技術(shù)和高水平繞線技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了高插入損耗特性和微小模式變換特性，因此能夠發(fā)揮滿足車載以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的良好噪聲抑制效果和高免疫性能。

圖5. 車載Ethernet 規(guī)格限定值和DLW43MH特性

表1. DLW43MH的規(guī)格表

下圖所示是使用DLW43MH的具體電路，有時(shí)也會(huì)與LC濾波器同時(shí)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(guò)故障診斷系統(tǒng)(OBD: On-Board Diagnostics)、車載攝像頭系統(tǒng)、信息娛樂(lè)設(shè)備以及連接它們的網(wǎng)關(guān)，還有動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、安全設(shè)備，蘊(yùn)藏了向自動(dòng)駕駛必不可少的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展的可能性。村田將不斷致力于小型化、適應(yīng)高溫化、適應(yīng)高速傳輸化、高可靠性等多種符合靜噪對(duì)策需求的車載以太網(wǎng)用CMCC產(chǎn)品的研發(fā)，同時(shí)也將不斷擴(kuò)充其他磁性元件的產(chǎn)品陣容。

圖8. 車載Ethernet相關(guān)磁性元件群