随着以实现自动化驾驶为目标的新一代车辆的开发蓬勃发展,车辆架构开始发生巨大变化。其中,连接负责高级驾驶辅助系统(ADAS)的ECU之间的车载网络成为重要因素。
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在车载网络中,车载以太网尤其备受关注,100BASE-T1(100Mbps)、1000BASE-T1(1Gbps)搭载于摄像头、雷达、激光雷达等传感器系统中。此外,车载Ethernet的新标准,即数据速率为10Mbps的10BASE-T1S日益受到关注。
应用示例:可能包含执行器系统或传感器的应用。
10BASE-T1S概述
10BASE-T1S是作为IEEE 802.3cg标准制定的IEEE汽车以太网的最新标准之一,采用UTP这样的一对无屏蔽的双芯电缆进行通信。10BASE-T1S与通过100BASE-T1和1000BASE-T1等开关进行网络构建的1对1点对点连接(图1)不同,其采用无需开关的多点连接(图2),从而能实现低成本化。由此,即便随着电子系统日趋先进,网络的数量和复杂性不断增加,依然能构建更灵活,更快的架构。
压敏电阻" alt="满足10BASE-T1S规范的共模扼流圈及片状压敏电阻" width="763" height="170">
满足10BASE-T1S规范的产品(/滤波器)
由于10BASE-T1S采用无开关的多点连接,因此当单根线路上连接有多个ECU时,线束长度、分支引起的辐射及ECU电容成分增大,容易产生通信波形引起的振铃。因此,应对EMC的需尽可能减少线路间的杂散电容,并且需要具有良好的模式转换特性(Sds21、Sds12、Ssd21、Ssd12)的产品。因此,TDK的线圈在线路间杂散电容和模式转换特性方面都具有出色的设计,是满足10BASE-T1S规范的产品。
满足10BASE-T1S规范的产品(/陶瓷瞬态电压抑制器)
应对ESD的元件和共模扼流圈线圈一样,也有严格的规格要求。特别是电容与电容耐受性方面,要求比一般的应对ESD的元件的电容低、电容耐受性公差窄。TDK的应对ESD的元件,即的最大静电容量为1.5pF(典型自),电容公差为±0.13pF,并且正在推出具有更低电容和更窄电容耐受性公差的产品。由此,ECU设计可以抑制对通信质量和模式转换特性的影响,且抗干扰性强。当然,对ESD的保护性能也很强,符合车载可靠性标准AEC-Q200。总之,作为面向车载以太网的ESD保护元件,TDK的具有出色的平衡性能。
S参数
一般情况下,在车载以太网元件的选型和ECU设计需参考模式转换特性 (Sdc11、Ssd21、Ssd12)、回波损耗 (Sdd11) 和插入损耗 (Sdd21)。
这些S参数在IEEE802.3cg中设有标准规定(Sdd11、Sdc11)。此外,OPEN联盟也在积极制定这些标准。
因此,单个元件的S参数以及组合元件的S参数是设计ECU的一个重要指标。
以下为共模扼流圈与压敏电阻产品的各项S参数(典型值)。
模式转换
差分通信信号通常在差分模式的传导模式下传输,而噪声则在共模模式的传导模式下传输。有些情况下,受差分通信线路所使用的的电子元件的影响,该传输模式可能会从差分模式转换为共模模式,或从共模模式转换为差分模式。这种传导模式的转换被称为模式转换。通过传导模式的转换(模式转换),差分信号转换为噪声,或噪声转换为差分信号,结果会降低ECU本身的抗噪性,导致ECU出现故障或ECU自身产生噪声。引起这些的电子元件的影响,一般是由差分通信线路的不对称性引起的,不对称性就是电感和静电电容的差等特性。如图4、7和8所示,文中介绍的产品具有出色的模式转换特性。
菊链连接中搭载共模扼流圈和片状压敏电阻的案例
IEEE802.3 物理层标准
IEEE802.3cg 10Mbps单对以太网规范的一部分,10BASE-T1S已经制定了10Mbps的操作相关和用于供电的物理层规范及管理参数。
目前正在讨论开发物理层规范,以延长电缆长度,增加IEEE802.3DA的10 Mbps单对多点段的节点,并增强控制参数的开发。
总结
在以实现自动化驾驶为目标的新一代车辆中,连接ECU和各设备的车载网络备受关注。车载以太网对不同的数据速率均设有标准。TDK提供了符合各标准的共模扼流圈和片状压敏电阻产品。其中,我们的ACT1210E-241-2P产品专门针对10Base-T1进行了优化,传输速度为10 Mbps,树立了汽车以太网应用元件的新标杆。