【導讀】針對總線系統(tǒng)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(wǎng))或MOST(媒體導向系統(tǒng)傳輸)總線進行連接,而CAN或FlexRay總線系統(tǒng)則用于對安全至關(guān)重要的功能,比如引擎控制、ABS系統(tǒng)以及氣囊等。CAN和FlexRay采用雙絞線,具確定時延性,可實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)速率(CAN總線:1Mbit/s;FlexRay總線:10Mbit/s)。這兩種總線系統(tǒng)的物理層和數(shù)據(jù)傳送協(xié)議均已經(jīng)過優(yōu)化,可確保高度可靠性。不過,鑒于現(xiàn)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(shù)據(jù)線扼流圈幾乎存在于所有現(xiàn)代汽車中。沒有數(shù)據(jù)線扼流圈,就無法確保汽車電子設(shè)備的電磁兼容性和無故障運轉(zhuǎn)。愛普科斯現(xiàn)可供應(yīng)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(chǎn)品。B82789系列扼流圈專用于功能強大的汽車總線系統(tǒng),比如CAN或FlexRay。當上述扼流圈應(yīng)用到數(shù)據(jù)線上時,就能抑制耦合干擾并防止數(shù)據(jù)總線發(fā)出干擾。該系列產(chǎn)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。
圖1:電磁兼容性測量(于測試板上實施),這一測試結(jié)構(gòu)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(tǒng)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(tǒng)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(nèi)部電子設(shè)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(shù)據(jù)線扼流圈促進了上述問題的解決。
通常,必須要區(qū)別差模和共模干擾。差模干擾與數(shù)據(jù)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(yīng)。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(chǎn)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(fā)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(fā)生故障,就記錄接入信號的信號電平。針對有關(guān)范圍內(nèi)的每一個對應(yīng)頻率逐步重復這一流程。一個特定的總線結(jié)構(gòu)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(yīng)結(jié)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(shù)據(jù)線中的使用也大大減少了干擾輻射。
圖2:CAN總線處的射頻抗擾性得到加強,扼流圈的應(yīng)用大大增加了抗擾度
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(tǒng)造成干擾
數(shù)據(jù)線扼流圈可以顯著提高CAN總線系統(tǒng)的可靠性。這就是為什么歐洲汽車制造商要求使用數(shù)據(jù)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(chǎn)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。