滿足10BASE-T1S規(guī)范的共模扼流圈及片狀壓敏電阻

隨著以實現(xiàn)自動化駕駛為目標的新一代車輛的開發(fā)蓬勃發(fā)展，車輛架構開始發(fā)生巨大變化。其中，連接負責高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）的ECU之間的車載網(wǎng)絡成為重要因素。

在車載網(wǎng)絡中，車載以太網(wǎng)尤其備受關注，100BASE-T1(100Mbps)、1000BASE-T1(1Gbps)搭載于攝像頭、雷達、激光雷達等傳感器系統(tǒng)中。此外，車載Ethernet的新標準，即數(shù)據(jù)速率為10Mbps的10BASE-T1S日益受到關注。

10BASE-T1S概述

10BASE-T1S是作為IEEE 802.3cg標準制定的IEEE汽車以太網(wǎng)的最新標準之一，采用UTP這樣的一對無屏蔽的雙芯電纜進行通信。10BASE-T1S與通過100BASE-T1和1000BASE-T1等開關進行網(wǎng)絡構建的1對1點對點連接（圖1）不同，其采用無需開關的多點連接（圖2），從而能實現(xiàn)低成本化。由此，即便隨著電子系統(tǒng)日趨先進，網(wǎng)絡的數(shù)量和復雜性不斷增加，依然能構建更靈活，更快的架構。

圖1 100BASE-T1 , 1000BASE-T1(點對點連接)

圖2 10BASE-T1S(多點連接)

總線連接

菊鏈連接

滿足10BASE-T1S規(guī)范的產(chǎn)品（共模扼流圈/濾波器）

由于10BASE-T1S采用無開關的多點連接，因此當單根線路上連接有多個ECU時，線束長度、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，應對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換特性方面都具有出色的設計，是滿足10BASE-T1S規(guī)范的產(chǎn)品。

表1：滿足10BASE-T1規(guī)范的共模扼流圈/濾波器

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

滿足10BASE-T1S規(guī)范的產(chǎn)品（片狀壓敏電阻/陶瓷瞬態(tài)電壓抑制器）

應對ESD的元件和共模扼流圈線圈一樣，也有嚴格的規(guī)格要求。特別是電容與電容耐受性方面，要求比一般的應對ESD的元件的電容低、電容耐受性公差窄。TDK的應對ESD的元件，即片狀壓敏電阻的最大靜電容量為1.5pF（典型自），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設計可以抑制對通信質(zhì)量和模式轉換特性的影響，且抗干擾性強。當然，對ESD的保護性能也很強，符合車載可靠性標準AEC-Q200。總之，作為面向車載以太網(wǎng)的ESD保護元件，TDK的片狀壓敏電阻具有出色的平衡性能。

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

S參數(shù)

一般情況下，在車載以太網(wǎng)元件的選型和ECU設計需參考模式轉換特性 (Sdc11、Ssd21、Ssd12)、回波損耗 (Sdd11) 和插入損耗 (Sdd21)。
這些S參數(shù)在IEEE802.3cg中設有標準規(guī)定（Sdd11、Sdc11）。此外，OPEN聯(lián)盟也在積極制定這些標準。
因此，單個元件的S參數(shù)以及組合元件的S參數(shù)是設計ECU的一個重要指標。
以下為共模扼流圈與壓敏電阻產(chǎn)品的各項S參數(shù)（典型值）。

圖3：Sdd11

圖4：Sdc11

圖5：Sdd21

圖6 ：Scc21

圖7：Ssd21

圖8：Ssd12

模式轉換

差分通信信號通常在差分模式的傳導模式下傳輸，而噪聲則在共模模式的傳導模式下傳輸。有些情況下，受差分通信線路所使用的的電子元件的影響，該傳輸模式可能會從差分模式轉換為共模模式，或從共模模式轉換為差分模式。這種傳導模式的轉換被稱為模式轉換。通過傳導模式的轉換（模式轉換），差分信號轉換為噪聲，或噪聲轉換為差分信號，結果會降低ECU本身的抗噪性，導致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稱性引起的，不對稱性就是電感和靜電電容的差等特性。如圖4、7和8所示，文中介紹的產(chǎn)品具有出色的模式轉換特性。

菊鏈連接中搭載共模扼流圈和片狀壓敏電阻的案例

圖7：10BASE-T1S(多點連接)

IEEE802.3 物理層標準

IEEE802.3cg 10Mbps單對以太網(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)。
目前正在討論開發(fā)物理層規(guī)范，以延長電纜長度，增加IEEE802.3DA的10 Mbps單對多點段的節(jié)點，并增強控制參數(shù)的開發(fā)。

＊2：DME: 差分曼徹斯特編碼

總結

在以實現(xiàn)自動化駕駛為目標的新一代車輛中，連接ECU和各設備的車載網(wǎng)絡備受關注。車載以太網(wǎng)對不同的數(shù)據(jù)速率均設有標準。TDK提供了符合各標準的共模扼流圈和片狀壓敏電阻產(chǎn)品。其中，我們的ACT1210E-241-2P產(chǎn)品專門針對10Base-T1進行了優(yōu)化，傳輸速度為10 Mbps，樹立了汽車以太網(wǎng)應用元件的新標桿。

審核編輯：湯梓紅