CAN FD用共模濾波器 - ACT1210D

信號(hào)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(dú)有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使泄漏電感、寄生電容、模式轉(zhuǎn)換特性最小化，針對(duì)比以往更容易受到振鈴影響的CAN-FD應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化的產(chǎn)品。

關(guān)于振鈴

振鈴產(chǎn)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(shù)據(jù)和差分信號(hào)波形比較

總結(jié)

CANBUS通信電路和傳輸波形

CAN一般是500kbps的通信速度，但為了實(shí)現(xiàn)更大容量數(shù)據(jù)的高速通信，對(duì)稱作CAN FD（CAN with Flexble Data rate）的通信協(xié)議進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，開始搭載在車輛上。(圖1,圖2)作為CAN FD的通信速度，規(guī)定了2Mbps，5Mbps，8Mbps等3個(gè)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(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

CAN（CAN FD）通信系統(tǒng)的特點(diǎn)是，能在1條總線上連接多個(gè)機(jī)器，可以相互交換數(shù)據(jù)。（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(jìn)行1對(duì)1的連接，而CAN可以進(jìn)行1對(duì)n的連接，還有自由度大的優(yōu)點(diǎn)，如在發(fā)生追加ECU等系統(tǒng)變更時(shí)，配線等的修改也被控制在最小限度等。

圖3.拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

CAN/CAN FD網(wǎng)絡(luò)可以在同一條總線上連接多個(gè)機(jī)器（ECU）

關(guān)于振鈴

CAN（CAN FD）通信系統(tǒng)由于其自由度大，在總線上反射點(diǎn)變多，懸掛的ECU的容量成分變大，因此容易產(chǎn)生通信信號(hào)導(dǎo)致的“振鈴”。圖4對(duì)CAN500kbps和CAN FD2Mbps、5Mbps、8Mbps的1bit的時(shí)間進(jìn)行了比較。圖5是通過產(chǎn)生振鈴信號(hào)的通信電路結(jié)構(gòu)傳輸信號(hào)時(shí)的振鈴波形的示意圖。1比特的時(shí)間的上升和下降部分會(huì)觀測(cè)到相同的振鈴。
在通信速度較慢的區(qū)域，由于1比特的時(shí)間較長(zhǎng)，所以振鈴的時(shí)間比例較短，由于振鈴結(jié)束后的時(shí)間較長(zhǎng)，所以可以穩(wěn)定地判定HI和LO，但是在通信速度較快的區(qū)域，在振鈴結(jié)束之前，振鈴就會(huì)從HI轉(zhuǎn)移到LO，這種振鈴會(huì)影響HI/LO的判定，發(fā)生通信錯(cuò)誤的可能性會(huì)變大。

圖4.CAN、CAN FD的速度和1比特的時(shí)間比較

圖5.對(duì)在產(chǎn)生相同振鈴的電路(拓?fù)?中的波形的影響

振鈴產(chǎn)生原因

產(chǎn)生振鈴的主要原因有以下兩點(diǎn)。

(1)CAN線束的分支點(diǎn)產(chǎn)生反射（拓?fù)湓O(shè)計(jì)）
(2)從ECU到包括線束在內(nèi)的整體的電感和寄生電容（線束長(zhǎng)度、PCB圖案設(shè)計(jì)）

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(shí)，振鈴波形模擬結(jié)果的一個(gè)例子。
從中可以看出泄漏電感和線間電容對(duì)振鈴有影響。因此，為了采取ECU的EMC對(duì)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(tǒng)的特點(diǎn)

表2.模擬振鈴波形的結(jié)果

最適合CAN FD的共模濾波器

為了避免上述問題，IEC等團(tuán)體正在推進(jìn)各種特性標(biāo)準(zhǔn)的制定，TDK準(zhǔn)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(chǎn)品特點(diǎn)

通過3225尺寸支持

通過獨(dú)有的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)行業(yè)最高水平的模式轉(zhuǎn)換特性（Ssd21）。

實(shí)現(xiàn)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(dú)有的自動(dòng)繞組技術(shù)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的量產(chǎn)

■特性標(biāo)準(zhǔn)

圖7.S參數(shù)

圖8.Stray C

支持CAN FD的CMC ACT1210系列的輻射EMI數(shù)據(jù)與差分信號(hào)波形比較

本項(xiàng)介紹使用ACT1210D-510（正在開發(fā)），使用搭載支持CAN FD的CAN收發(fā)器的本公司制實(shí)驗(yàn)基板，通過CISPR25 ALSE法進(jìn)行評(píng)估的一個(gè)例子。可確認(rèn)通信速度為5Mbps時(shí)共模濾波器的效果。圖9及圖10是在進(jìn)行了輻射EMI評(píng)估的系統(tǒng)中的波形評(píng)估結(jié)果。在TX側(cè)、RX側(cè)都安裝了ACT1210D-510（正在開發(fā)），觀察RX側(cè)收發(fā)器的CAN H和CAN L的差分信號(hào)，并通過運(yùn)算顯示差分信號(hào)。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(jié)

ACT1210D型是一種通過包含繞組工藝的獨(dú)有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使泄漏電感、寄生電容、模式轉(zhuǎn)換特性最小化，針對(duì)比以往更容易受到振鈴影響的CAN-FD應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化的產(chǎn)品。TDK今后也會(huì)通過提供車載通信用共模濾波器的綜合性產(chǎn)品服務(wù)來滿足客戶的要求。

審核編輯：彭菁