隨著以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化駕駛為目標(biāo)的新一代車輛的開(kāi)發(fā)蓬勃發(fā)展，車輛架構(gòu)開(kāi)始發(fā)生巨大變化。其中，連接負(fù)責(zé)高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS) 的ECU之間的車載網(wǎng)絡(luò)成為重要因素。在車載網(wǎng)絡(luò)中，車載以太網(wǎng)尤其備受關(guān)注，100BASE-T1 (100Mbps)、1000BASE-T1 (1Gbps) 搭載于攝像頭、雷達(dá)、激光雷達(dá)等傳感器系統(tǒng)中。此外，車載Ethernet的新標(biāo)準(zhǔn)，即數(shù)據(jù)速率10Mbps的10BASE-T1S日益受到關(guān)注。

本期推文將從可能包含執(zhí)行器系統(tǒng)或傳感器的應(yīng)用方面為您介紹滿足10BASE-T1S規(guī)范的共模扼流圈及貼片壓敏電阻。

10BASE-T1S是作為IEEE 802.3cg標(biāo)準(zhǔn)制定的IEEE汽車以太網(wǎng)的最新標(biāo)準(zhǔn)之一，采用UTP這樣的一對(duì)無(wú)屏蔽的雙芯電纜進(jìn)行通信。10BASE-T1S與通過(guò)100BASE-T1和1000BASE-T1等開(kāi)關(guān)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的1對(duì)1點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接 (圖1) 不同，其采用無(wú)需開(kāi)關(guān)的多點(diǎn)連接 (圖2)，從而能實(shí)現(xiàn)低成本化。由此，即便隨著電子系統(tǒng)日趨先進(jìn)，網(wǎng)絡(luò)的數(shù)量和復(fù)雜性不斷增加，依然能構(gòu)建更靈活，更快的架構(gòu)。

圖1：100BASE-T1 , 1000BASE-T1 (點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接)

圖2：10BASE-T1S (多點(diǎn)連接)

由于10BASE-T1S采用無(wú)開(kāi)關(guān)的多點(diǎn)連接，因此當(dāng)單根線路上連接有多個(gè)ECU時(shí)，線束長(zhǎng)度、分支引起的輻射及ECU電容成分增大，容易產(chǎn)生通信波形引起的振鈴。因此，應(yīng)對(duì)EMC的共模扼流圈需盡可能減少線路間的雜散電容，并且需要具有良好的模式轉(zhuǎn)換特性 (Sds21、Sds12、Ssd21、Ssd12) 的產(chǎn)品。因此，TDK的共模扼流圈線圈在線路間雜散電容和模式轉(zhuǎn)換特性方面都具有出色的設(shè)計(jì)，是滿足10BASE-T1S規(guī)范的產(chǎn)品。

＊1：符合OPEN聯(lián)盟“10BASE-T1S EMC測(cè)試規(guī)范”

表1：滿足10BASE-T1規(guī)范的共模扼流圈/濾波器

應(yīng)對(duì)ESD的元件和共模扼流圈線圈一樣，也有嚴(yán)格的規(guī)格要求。特別是電容與電容耐受性方面，要求比一般的應(yīng)對(duì)ESD的元件的電容低、電容耐受性公差窄。TDK的應(yīng)對(duì)ESD的元件，即貼片壓敏電阻的最大靜電容量為1.5pF (Typ.)，電容公差為±0.13pF，并且正在推出具有更低電容和更窄電容耐受性公差的產(chǎn)品。由此，ECU設(shè)計(jì)可以抑制對(duì)通信質(zhì)量和模式轉(zhuǎn)換特性的影響，且抗干擾性強(qiáng)。當(dāng)然，對(duì)ESD的保護(hù)性能也很強(qiáng)，符合車載可靠性標(biāo)準(zhǔn)AEC-Q200。總之，作為面向車載以太網(wǎng)的ESD保護(hù)元件，TDK的貼片壓敏電阻具有出色的平衡性能。

表2：滿足10BASE-T1規(guī)范的貼片壓敏電阻/陶瓷瞬態(tài)電壓抑制器

一般情況下，在車載以太網(wǎng)元件的選型和ECU設(shè)計(jì)需參考模式轉(zhuǎn)換特性 (Sdc11、Ssd21、Ssd12)、回波損耗 (Sdd11) 和插入損耗 (Sdd21)。這些S參數(shù)在IEEE802.3cg中設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 (Sdd11、Sdc11)。此外，OPEN聯(lián)盟也在積極制定這些標(biāo)準(zhǔn)。因此，單個(gè)元件的S參數(shù)以及組合元件的S參數(shù)是設(shè)計(jì)ECU的一個(gè)重要指標(biāo)。以下6圖展示為共模扼流圈與壓敏電阻產(chǎn)品的各項(xiàng)S參數(shù) (典型值)。

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差分通信信號(hào)通常在差分模式的傳導(dǎo)模式下傳輸，而噪聲則在共模模式的傳導(dǎo)模式下傳輸。有些情況下，受差分通信線路所使用的的電子元件的影響，該傳輸模式可能會(huì)從差分模式轉(zhuǎn)換為共模模式，或從共模模式轉(zhuǎn)換為差分模式。這種傳導(dǎo)模式的轉(zhuǎn)換被稱為模式轉(zhuǎn)換。

通過(guò)傳導(dǎo)模式的轉(zhuǎn)換 (模式轉(zhuǎn)換)，差分信號(hào)轉(zhuǎn)換為噪聲，或噪聲轉(zhuǎn)換為差分信號(hào)，結(jié)果會(huì)降低ECU本身的抗噪性，導(dǎo)致ECU出現(xiàn)故障或ECU自身產(chǎn)生噪聲。引起這些的電子元件的影響，一般是由差分通信線路的不對(duì)稱性引起的，不對(duì)稱性就是電感和靜電電容的差等特性。如上圖4、7和8所示，文中介紹的產(chǎn)品具有出色的模式轉(zhuǎn)換特性。

圖7：10BASE-T1S (多點(diǎn)連接)

IEEE802.3cg 10Mbps單對(duì)以太網(wǎng)規(guī)范的一部分，10BASE-T1S已經(jīng)制定了10Mbps的操作相關(guān)和用于供電的物理層規(guī)范及管理參數(shù)。目前正在討論開(kāi)發(fā)物理層規(guī)范，以延長(zhǎng)電纜長(zhǎng)度，增加IEEE802.3DA的10Mbps單對(duì)多點(diǎn)段的節(jié)點(diǎn)，并增強(qiáng)控制參數(shù)的開(kāi)發(fā)。

在以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化駕駛為目標(biāo)的新一代車輛中，連接ECU和各設(shè)備的車載網(wǎng)絡(luò)備受關(guān)注。車載以太網(wǎng)對(duì)不同的數(shù)據(jù)速率均設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)。TDK提供了符合各標(biāo)準(zhǔn)的共模扼流圈和貼片壓敏電阻產(chǎn)品。其中，我們的ACT1210E-241-2P產(chǎn)品專門針對(duì)10Base-T1進(jìn)行了優(yōu)化，傳輸速度為10Mbps，樹(shù)立了汽車以太網(wǎng)應(yīng)用元件的新標(biāo)桿。

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