CAN FD用共模濾波器 - ACT1210D

信號線的共模扼流圈/濾波器

ACT1210D型是一種通過包含繞組工藝的獨有結構設計，使泄漏電感、寄生電容、模式轉換特性最小化，針對比以往更容易受到振鈴影響的CAN-FD應用進行了優化的產品。

關于振鈴

振鈴產生原因

最適合CAN FD的共模濾波器

支持CAN FD的CMC ACT1210系列的輻射EMI數據和差分信號波形比較

總結

CANBUS通信電路和傳輸波形

CAN一般是500kbps的通信速度，但為了實現更大容量數據的高速通信，對稱作CAN FD（CAN with Flexble Data rate）的通信協議進行標準化，開始搭載在車輛上。(圖1,圖2)作為CAN FD的通信速度，規定了2Mbps，5Mbps，8Mbps等3個速度。(表1)

圖1.一般的CAN BUS電路

圖2.CAN BUS的工作電壓和理論值

表1.

CAN/CAN FD網絡結構

CAN（CAN FD）通信系統的特點是，能在1條總線上連接多個機器，可以相互交換數據。（圖3）近年來開始搭載在很多車輛上的100BASE-T1、1000BASE-T1等Ethernet、LVDS必須進行1對1的連接，而CAN可以進行1對n的連接，還有自由度大的優點，如在發生追加ECU等系統變更時，配線等的修改也被控制在最小限度等。

圖3.拓撲結構

CAN/CAN FD網絡可以在同一條總線上連接多個機器（ECU）

關于振鈴

CAN（CAN FD）通信系統由于其自由度大，在總線上反射點變多，懸掛的ECU的容量成分變大，因此容易產生通信信號導致的“振鈴”。圖4對CAN500kbps和CAN FD2Mbps、5Mbps、8Mbps的1bit的時間進行了比較。圖5是通過產生振鈴信號的通信電路結構傳輸信號時的振鈴波形的示意圖。1比特的時間的上升和下降部分會觀測到相同的振鈴。
在通信速度較慢的區域，由于1比特的時間較長，所以振鈴的時間比例較短，由于振鈴結束后的時間較長，所以可以穩定地判定HI和LO，但是在通信速度較快的區域，在振鈴結束之前，振鈴就會從HI轉移到LO，這種振鈴會影響HI/LO的判定，發生通信錯誤的可能性會變大。

圖4.CAN、CAN FD的速度和1比特的時間比較

圖5.對在產生相同振鈴的電路(拓撲)中的波形的影響

振鈴產生原因

產生振鈴的主要原因有以下兩點。

(1)CAN線束的分支點產生反射（拓撲設計）
(2)從ECU到包括線束在內的整體的電感和寄生電容（線束長度、PCB圖案設計）

表2是本公司使用模擬器有意增大共模濾波器的泄漏電感和線間電容時，振鈴波形模擬結果的一個例子。
從中可以看出泄漏電感和線間電容對振鈴有影響。因此，為了采取ECU的EMC對策，作為PCB上搭載的共模濾波器所需的特性，要求盡可能減小線間的泄漏電感和寄生電容。

圖6.CAN (CAN FD)通信系統的特點

表2.模擬振鈴波形的結果

最適合CAN FD的共模濾波器

為了避免上述問題，IEC等團體正在推進各種特性標準的制定，TDK準備了滿足這些要求特性的、支持CAN FD的“ACT1210D型”共模濾波器。

■ACT1210D型

■形狀和尺寸

■產品特點

通過3225尺寸支持

通過獨有的結構設計，實現行業最高水平的模式轉換特性（Ssd21）。

實現支持CAN FD的良好StrayC

采用金屬端子及激光焊接的接線方法，確保高可靠性，支持-40℃～+150℃的使用溫度范圍

確保符合AEC-Q200的可靠性

通過獨有的自動繞組技術，實現穩定的量產

■特性標準

圖7.S參數

圖8.Stray C

支持CAN FD的CMC ACT1210系列的輻射EMI數據與差分信號波形比較

本項介紹使用ACT1210D-510（正在開發），使用搭載支持CAN FD的CAN收發器的本公司制實驗基板，通過CISPR25 ALSE法進行評估的一個例子。可確認通信速度為5Mbps時共模濾波器的效果。圖9及圖10是在進行了輻射EMI評估的系統中的波形評估結果。在TX側、RX側都安裝了ACT1210D-510（正在開發），觀察RX側收發器的CAN H和CAN L的差分信號，并通過運算顯示差分信號。與無共模濾波器（Through）相比，上升、下降波形也沒有差異。(圖11)

圖9.輻射EMI：水平偏振

圖10.輻射EMI：垂直偏振

圖11.有無共模濾波器的CAN波形比較

總結

ACT1210D型是一種通過包含繞組工藝的獨有結構設計，使泄漏電感、寄生電容、模式轉換特性最小化，針對比以往更容易受到振鈴影響的CAN-FD應用進行了優化的產品。TDK今后也會通過提供車載通信用共模濾波器的綜合性產品服務來滿足客戶的要求。

審核編輯：彭菁