噪声对策指南

对应车联网”Ethernet BroadR-Reach®”的静噪元件[CMCC篇]

1.要旨

随着汽车电装化的加速发展,为确保安全性,静噪对策的重要性也越来越高。
村田制作所充分利用在以往一般用静噪元件中培养的磁性材料技术•磁气电路设计技术以及独特的绕线技术,研发出车载用静噪元件。

由于受环境规制而不断发展的低油耗、驾驶支持系统等的影响,每台车辆的ECU (电子控制系统)的数量增加,车联网也不断要求高速化。这些与ECU连接的车载LAN的电缆易产生干扰电波,而且易受外界噪声的影响,所以静噪对策是必不可少的。为适应此类环境,村田不断致力于具有优越静噪效果的高可靠性的共模扼流线圈(CMCC)商品的研发。

CMCC是利用模式传输特性的差,对通过差摸传输信号几乎没有影响,具有只抑制共模噪声的功能。为了很大程度发挥这个作用,村田制作所的独特设计技术和高水平的绕线技术是不可或缺的。

图1. BroadR-Reach®*1 的静噪对策事例 (*1 以车载Ethernet标准为基础的技术)

2.车载Ethernet上使用CMCC时应注意的性能

①保证传输质量标准严格

除普通汽车外,还必须考虑搭载到卡车以及公交车上的车载Ethernet,传输电缆长度有必要设定到15m。此外,考虑到车载摄像头的非压缩影像传输的传输速度的提升、以及使因传输错误而再传输频率超小化,要求提高响应速度,并且标准化。
在已经普及的CMCC上的回波损耗(Sdd11)、插入损耗(Sdd21)虽然满足规格限定值,但并未满足平衡(Sds21),有可能会造成传输质量下降。 

 
图2.车载Ethernet用传输规格和普及的CMCC的特性 (虚线:规格限值、实线:一般用CMCC-DLW21SN491XQ)

在已经普及的民生Ethernet用CMCC方面,还不是很清楚Ethernet传输规格。

②噪声规格严格

与一般设备用规格(CISPR22)相比,严格的汽车用噪声规格(CISPR25)不仅适合于Ethernet,还适合在狭窄空间中有的大量ECU和信息设备的汽车内。要意识到特别是对无线波(AM、FM、TV)和通信设备(GPS、4G-LTE等)产生的电磁波影响。

图3.车载与一般设备的静噪限定值比较(辐射噪声)

※因为测定条件不同无法进行单纯的比较,除限定值本身比较严峻外,测定距离也比车载(CISPR25)的1m和民生(CISPR22)的3米要短,所以变得更加严峻。意识到这个汽车用噪声规格,车载Ethernet用CMCC规格规定了静噪特性(Scc21)的限定值,使用已经普及的民生Ethernet用CMCC是不能满足的。

传输特性、静噪特性两方面来看,有必要使用更加高性能的专用CMCC来解决EMC问题。

图4.车载Ethernet静噪特性规格和普及的CMCC的特性

在已经普及的民生Ethernet用CMCC方面,还不是很清楚Ethernet静噪特性标准。
(虚线:规格限定值、实线:一般用CMCC-DLW21SN491XQ)

3.符合车载Ethernet BroadR-Reach®的CMCC

DLW43MH系列是符合在车载Ethernet 具有普及可能性的BroadR-Reach®的CMCC。通过村田独特的铁氧体材料技术和高水平绕线技术实现了高插入损耗特性和微小模式变换特性。
由此,就能够发挥满足车载Ethernet 标准的良好噪声抑制效果和高免疫性能。

 
图5.车载Ethernet 规格限定值和DLW43MH特性

DLW43MH系列的规格
详情请点击此处

DLW43MH系列的规格表

Murata

Part Number

Common Mode
Inductance

at 100kHz

Rated

Voltage

V(DC)

Withstanding

Voltage

V(DC)

Rated

Current

(mA)

DC

Resistance

(Ω max.)

DLW43MH201XK2L

200uH

(-25% +50%)

20 50 110 4.5
DLW43MH201XK2K

Operating Temperature : -40 to +105°C

 

如图所示是使用DLW43MH的具体电路。
有时也会与LC滤波器同时使用。

图6.车载摄像头的Ethernet使用事例
图7. Gateway的使用事例

4.结语

BroadR-Reach®通过故障诊断系统(OBD: On-Board Diagnostics)、车载摄像头系统、信息娱乐设备以及连接它们的网关,还有动力传动系统、安全设备,蕴藏了向自动驾驶必不可少的网络规格发展的可能性。村田将不断致力于小型化、适应高温化、适应高速传输化、高可靠性等多种符合静噪对策需求的车载Ethernet用CMCC的商品研发,同时预计也将不断扩充其他磁性元件的产品阵容。

图8.车载Ethernet相关磁性元件群

株式会社 村田製作所
EMI事業部 商品技術部 商品技術2課
柳生 規好

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