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    數據線共模扼流圈可加強EMC故障的防護

    發布時間:2013-03-20 責任編輯:Lynnjiao

    【導讀】針對總線系統提出的日益增加的要求:確保在最多樣化的控制單元之間實施可靠通信。數據線中的共模扼流圈(CMC)可加強對由電磁兼容性問題所導致的故障的防護。

      
    當代機動車輛控制功能的復雜性在于三點:更快的數據速率、確定時延性能以及故障容錯功能。以成本考量為主的功能或多媒體功能由LIN(局域互連網)或MOST(媒體導向系統傳輸)總線進行連接,而CAN或FlexRay總線系統則用于對安全至關重要的功能,比如引擎控制、ABS系統以及氣囊等。CAN和FlexRay采用雙絞線,具確定時延性,可實現快速數據速率(CAN總線:1Mbit/s;FlexRay總線:10Mbit/s)。這兩種總線系統的物理層和數據傳送協議均已經過優化,可確保高度可靠性。不過,鑒于現代車輛逐漸增加的復雜性,單獨憑借上述措施并不能徹底防止電磁兼容性問題導致的故障。
      
    數據線扼流圈幾乎存在于所有現代汽車中。沒有數據線扼流圈,就無法確保汽車電子設備的電磁兼容性和無故障運轉。愛普科斯現可供應能夠滿足汽車具體要求的、具有不同封裝尺寸和版本的各種型號產品。B82789系列扼流圈專用于功能強大的汽車總線系統,比如CAN或FlexRay。當上述扼流圈應用到數據線上時,就能抑制耦合干擾并防止數據總線發出干擾。該系列產品的工作電壓為42VAC或80VDC,扼流圈的額定電感介于11至100mH之間,額定電流介于150~300mA之間。

    電磁兼容性測量(于測試板上實施),這一測試結構用于電磁干擾測量與總線扼流圈效果的測定
    圖1:電磁兼容性測量(于測試板上實施),這一測試結構用于電磁干擾測量與總線扼流圈效果的測定

    總線扼流圈
      
    汽車總線系統必須符合高級電磁兼容性要求:針對瞬變、靜電放電(ESD)及電磁干擾(EMI)的抗擾度。但是,總線系統不能干擾其它電子元件,也就是說,必須最小化干擾輻射。不過,隨著車輛內部電子設備比例的增加,無法在所有條件下預先測試電磁兼容性,這就存在出故障乃至控制裝置受損的風險。愛普科斯數據線扼流圈促進了上述問題的解決。

    通常,必須要區別差模和共模干擾。差模干擾與數據信號重合,而共模干擾則是對地的,它源于不平衡性和寄生效應。為最小化共模干擾,必須特別注意總線信號線的布線、終端濾波器、連接器、以及電路板本身。穿通接頭或連接接頭的寄生電容和電感,以及總線信號引線在電路板上的布局都可能會引起不對稱性,并產生共模干擾。
      
    常用于測L定射頻影響電磁兼容性的方法是Te直接射頻功率注入(DPI)法:將來自信號發生器的信號(最高可達36dBm)耦合到總線引線中,并觀察信號輸出。如果發生故障,就記錄接入信號的信號電平。針對有關范圍內的每一個對應頻率逐步重復這一流程。一個特定的總線結構的射頻干擾輻射是通過測試接收機決定的,用它來測量總線及所有輸入輸出處的共模電壓。
      
    在采用和未采用愛普科斯扼流圈的情況下,我們采用DPI方法分別在測試板上進行射頻抗擾性和干擾輻射測量。從圖2和圖3中可以看出CAN總線相應結果。顯然,B82789共模扼流圈的使用大大改善了射頻抗擾性。同時,扼流圈在數據線中的使用也大大減少了干擾輻射。

    CAN總線處的射頻抗擾性得到加強,扼流圈的應用大大增加了抗擾度
    圖2:CAN總線處的射頻抗擾性得到加強,扼流圈的應用大大增加了抗擾度

    CAN總線處噪音輻射得到降低,CAN總線扼流圈大大降低了射頻輻射,從而避免對其他電子系統造成干擾
    圖3:CAN總線處噪音輻射得到降低,CAN總線扼流圈大大降低了射頻輻射,從而避免對其他電子系統造成干擾

    數據線扼流圈可以顯著提高CAN總線系統的可靠性。這就是為什么歐洲汽車制造商要求使用數據線扼流圈的原因。盡管較高電感的扼流圈會由于較高的衰減產生較好的電磁兼容性,但要選擇最合適的扼流圈,就必須還要考慮雜散電感、信號完整性、接地漂移以及引線的堅固性等因素。愛普科斯B82789系列的電感范圍為11到100mH。

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