汽车网络用数据线扼流圈 - 全文
总线扼流圈
数据线扼流圈几乎存在于所有现代汽车中。没有数据线扼流圈,就无法确保汽车电子设备的电磁兼容性和无故障运转。爱普科斯现可供应能够满足汽车具体要求的、具有不同封装尺寸和版本的各种型号产品。B82789系列扼流圈专用于功能强大的汽车总线系统,比如CAN或FlexRay。当上述扼流圈应用到数据线上时,就能抑制耦合干扰并防止数据总线发出干扰。该系列产品的工作电压为42 VAC或80 V DC,扼流圈的额定电感介于11至100 μH之间,额定电流介于150至300 mA之间。
汽车总线系统必须符合高级电磁兼容性要求:针对瞬变、静电放电(ESD)及电磁干扰(EMI)的抗扰度。但是,总线系统不能干扰其它电子元件,也就是说,必须最小化干扰辐射。不过,随着车辆内部电子设备比例的增加,无法在所有条件下预先测试电磁兼容性,这就存在出故障乃至控制装置受损的风险。爱普科斯数据线扼流圈促进了上述问题的解决。
这一测试结构用于电磁干扰测量与总线扼流圈效果的测定
图2:CAN总线处的射频抗扰性得到加强
衰减(dBm) 无扼流圈 频率(MHz) 扼流圈的应用大大增加了抗扰度。
图3: CAN总线处噪音辐射得到降低 无扼流圈
衰减(dBμV) 频率(MHz)
CAN总线扼流圈大大降低了射频辐射,从而避免对其它电子系统造成干扰。
数据线扼流圈可以显著提高CAN总线系统的可靠性。这就是为什么欧洲汽车制造商要求使用数据线扼流圈的原因。尽管较高电感的扼流圈会由于较高的衰减产生较好的电磁兼容性,但要选择最合适的扼流圈,就必须还要考虑杂散电感、信号完整性、接地漂移以及引线的坚固性等因素。爱普科斯B82789系列的电感范围为11到100μH。
FlexRay电磁兼容性与电磁干扰
FlexRay是一个串行的、具确定时延和故障容错的总线系统。FlexRay由FlexRay联盟 (FlexRay Consortium)定义。FlexRay联盟于2000由宝马公司(BMW)、摩托罗拉(现在是飞思卡尔,Freescale)和菲利普(现在是恩智浦,NXP)、博世(Bosch)、通用汽车、大众汽车公司创建,其它公司后来加入。FlexRay的设计旨在满足未来汽车网络的更高要求,特别是快速数据速率、实时响应能力以及故障容错性能。不过,目前的焦点是更快的数据速率。
物理层应用指南明确指出了对FlexRay网络数据线扼流圈的总体要求,比如引线电阻(<1 Ω)、电感(>50 μH)以及杂散电感(<1 μH)。对电磁辐射和电磁干扰的测定与CAN总线一样。不过,由于10 Mbit/s的更高传输率,需要更加仔细地检查信号完整性。图4所示为对具有各种电感的扼流圈与不使用扼流圈的测试板进行DPI测定的相应评估结果。图五所示为使用另一块测试板进行电磁干扰测量的结果,同样是针对具有不同电感的扼流圈。很明显可以发现,数据线扼流圈的使用改善了电磁兼容性并减少了干扰辐射。当电感更高时,作用就更大。不过,更高的电感值会对信号完整性产生一定的负面影响。
扼流圈的应用显著改善了电磁兼容性抗扰度。对整体系统最佳的电感值可以从不同的电感中挑选。
图5:FLEXRAY总线处的干扰辐射得到减少
无扼流圈 扼流圈25 μH
扼流圈2 μH 扼流圈51 μH
扼流圈11 μH 扼流圈100 μH
衰减(dBμV) 频率(MHz)
FlexRay总线扼流圈同样显著降低了FlexRay系统中的射频辐射。
眼图适于研究FlexRay的信号完整性。如果数据信号的曲线在阴影范围外,数据传输即可得以保障。这些要求可以通过使用电感为100μH的B82789C0104扼流圈来实现(见图6)。鉴于这些电磁兼容性测量的结果及对数据信号的影响可忽略不计的事实(即信号完整性可得到保障),爱普科斯B82789C0104 N002(双线绕组)扼流圈被选作FlexRay物理层合格测试的参考型号。
B82789C0104扼流圈的应用实现与FlexRay物理层规范一致的最佳信号完整性。该扼流圈随后被选作合格测试的参考型号。
模型程序库为产品开发提供方便
爱普科斯目前可以提供适当的interwetten与威廉的赔率体系 模型以提高采用新式扼流圈的设计的效率。为此,扼流圈在整个相关频率范围的电特性已定义并包括在相应的模型中。因为终端电容和电感以及连接的电阻都取决于用户设计,所以并没有包括在模型内。客户不必进行费时的整体系统设计,就可评估扼流圈的功能。爱普科斯现可供应用于初次设计评估的简易模型,此类模型能够实现快速和精确的模拟。高级模型能够提供更精确的模拟结果,不过需要较长的模拟时间。
总线扼流圈概览表
电感 [µH] | 杂散电感[nH] | 额定电流[mA] | 直流电阻 [mΩ] |
定购代码(125℃ 版) | 定购代码(150℃ 版) |
11 |
60 |
300 |
250 |
B82789C113N* |
B82789C113H* |
22 |
100 |
250 |
580 |
B82789C223N* |
B82789C223H* |
22 |
3000 |
250 |
580 |
B82789S223N* |
B82789S223H* |
51 |
100 |
250 |
550 |
B82789C513N* |
B82789C513H* |
100 |
250 |
150 |
1500 |
B82789C104N* |
B82789C104H* |
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