- 汽車總線扼流圈的功能
- FlexRay電磁兼容性與電磁干擾
- 區別差模和共模干擾
- 總線系統必須符合高級電磁兼容性要求
近年來，汽車內的電子設備比例在顯著增長。這一趨勢的發展使更多功能加入進來，用以提高汽車的安全性、效率、可靠性和便利性，并降低排放。與此相對應的便是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。特別是經由總線系統如控制器局域網(CAN)或FlexRay系統控制的對安全性至關重要的應用，必須滿足最高的電磁兼容性規格。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。
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。
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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。
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。
FlexRay電磁兼容性與電磁干擾
FlexRay是一個串行的、具確定時延和故障容錯的總線系統。FlexRay由FlexRay聯盟(FlexRayConsortium)定義。FlexRay聯盟于2000由寶馬公司(BMW)、摩托羅拉(現在是飛思卡爾，Freescale)和菲利普(現在是恩智浦，NXP)、博世(Bosch)、通用汽車、大眾汽車公司創建，其它公司后來加入。FlexRay的設計旨在滿足未來汽車網絡的更高要求，特別是快速數據速率、實時響應能力以及故障容錯性能。不過，目前的焦點是更快的數據速率。
物理層應用指南明確指出了對FlexRay網絡數據線扼流圈的總體要求，比如引線電阻(<1W)、電感(>50mH)以及雜散電感(<1mH)。對電磁輻射和電磁干擾的測定與CAN總線一樣。不過，由于10Mbit／s的更高傳輸率，需要更加仔細地檢查信號完整性。圖4所示為對具有各種電感的扼流圈與不使用扼流圈的測試板進行DPI測定的相應評估結果。圖五所示為使用另一塊測試板進行電磁干擾測量的結果，同樣是針對具有不同電感的扼流圈。很明顯可以發現，數據線扼流圈的使用改善了電磁兼容性并減少了干擾輻射。當電感更高時，作用就更大。不過，更高的電感值會對信號完整性產生一定的負面影響。[page]
眼圖適于研究FlexRay的信號完整性。如果數據信號的曲線在陰影范圍外，數據傳輸即可得以保障。這些要求可以通過使用電感為100mH的B82789C0104扼流圈來實現(見圖6)。鑒于這些電磁兼容性測量的結果及對數據信號的影響可忽略不計的事實(即信號完整性可得到保障)，愛普科斯B82789C0104N002(雙線繞組)扼流圈被選作FlexRay物理層合格測試的參考型號。
圖6信號測量，B82789C0104扼流圈的應用實現與FlexRay物理層規范一致的最佳信號完整性。該扼流圈隨后被選作合格測試的參考型號
模型程序庫為產品開發提供方便
愛普科斯目前可以提供適當的模擬模型以提高采用新式扼流圈的設計的效率。為此，扼流圈在整個相關頻率范圍的電特性已定義并包括在相應的模型中。因為終端電容和電感以及連接的電阻都取決于用戶設計，所以并沒有包括在模型內。客戶不必進行費時的整體系統設計，就可評估扼流圈的功能。愛普科斯現可供應用于初次設計評估的簡易模型，此類模型能夠實現快速和精確的模擬。高級模型能夠提供更精確的模擬結果，不過需要較長的模擬時間。
由愛普科斯生產的控制器局域網(CAN)總線扼流圈可防止汽車網絡中出現的電磁兼容性(EMC)問題，從而提高安全性。FlexRay聯盟已確認SIMDAD1812為合格測試用參考型號。
