滿足10BASE-T1S規范的共模扼流圈及片狀壓敏電阻

隨著以實現自動化駕駛為目標的新一代車輛的開發蓬勃發展，車輛架構開始發生巨大變化。其中，連接負責高級駕駛輔助系統（ADAS）的ECU之間的車載網絡成為重要因素。

在車載網絡中，車載以太網尤其備受關注，100BASE-T1(100Mbps)、1000BASE-T1(1Gbps)搭載于攝像頭、雷達、激光雷達等傳感器系統中。此外，車載Ethernet的新標準，即數據速率為10Mbps的10BASE-T1S日益受到關注。

10BASE-T1S概述

10BASE-T1S是作為IEEE 802.3cg標準制定的IEEE汽車以太網的最新標準之一，采用UTP這樣的一對無屏蔽的雙芯電纜進行通信。10BASE-T1S與通過100BASE-T1和1000BASE-T1等開關進行網絡構建的1對1點對點連接（圖1）不同，其采用無需開關的多點連接（圖2），從而能實現低成本化。由此，即便隨著電子系統日趨先進，網絡的數量和復雜性不斷增加，依然能構建更靈活，更快的架構。

圖1 100BASE-T1 , 1000BASE-T1(點對點連接)

圖2 10BASE-T1S(多點連接)

總線連接

菊鏈連接

滿足10BASE-T1S規范的產品（共模扼流圈/濾波器）

由于10BASE-T1S采用無開關的多點連接，因此當單根線路上連接有多個ECU時，線束長度、分支引起的輻射及ECU電容成分增大，容易產生通信波形引起的振鈴。因此，應對EMC的共模扼流圈需盡可能減少線路間的雜散電容，并且需要具有良好的模式轉換特性(Sds21、Sds12、Ssd21、Ssd12)的產品。因此，TDK的共模扼流圈線圈在線路間雜散電容和模式轉換特性方面都具有出色的設計，是滿足10BASE-T1S規范的產品。

表1：滿足10BASE-T1規范的共模扼流圈/濾波器

＊1：符合OPEN聯盟“10BASE-T1S EMC測試規范”

滿足10BASE-T1S規范的產品（片狀壓敏電阻/陶瓷瞬態電壓抑制器）

應對ESD的元件和共模扼流圈線圈一樣，也有嚴格的規格要求。特別是電容與電容耐受性方面，要求比一般的應對ESD的元件的電容低、電容耐受性公差窄。TDK的應對ESD的元件，即片狀壓敏電阻的最大靜電容量為1.5pF（典型自），電容公差為±0.13pF，并且正在推出具有更低電容和更窄電容耐受性公差的產品。由此，ECU設計可以抑制對通信質量和模式轉換特性的影響，且抗干擾性強。當然，對ESD的保護性能也很強，符合車載可靠性標準AEC-Q200。總之，作為面向車載以太網的ESD保護元件，TDK的片狀壓敏電阻具有出色的平衡性能。

表2：滿足10BASE-T1規范的片狀壓敏電阻/陶瓷瞬態電壓抑制器

S參數

一般情況下，在車載以太網元件的選型和ECU設計需參考模式轉換特性 (Sdc11、Ssd21、Ssd12)、回波損耗 (Sdd11) 和插入損耗 (Sdd21)。
這些S參數在IEEE802.3cg中設有標準規定（Sdd11、Sdc11）。此外，OPEN聯盟也在積極制定這些標準。
因此，單個元件的S參數以及組合元件的S參數是設計ECU的一個重要指標。
以下為共模扼流圈與壓敏電阻產品的各項S參數（典型值）。

圖3：Sdd11

圖4：Sdc11

圖5：Sdd21

圖6 ：Scc21

圖7：Ssd21

圖8：Ssd12

模式轉換

差分通信信號通常在差分模式的傳導模式下傳輸，而噪聲則在共模模式的傳導模式下傳輸。有些情況下，受差分通信線路所使用的的電子元件的影響，該傳輸模式可能會從差分模式轉換為共模模式，或從共模模式轉換為差分模式。這種傳導模式的轉換被稱為模式轉換。通過傳導模式的轉換（模式轉換），差分信號轉換為噪聲，或噪聲轉換為差分信號，結果會降低ECU本身的抗噪性，導致ECU出現故障或ECU自身產生噪聲。引起這些的電子元件的影響，一般是由差分通信線路的不對稱性引起的，不對稱性就是電感和靜電電容的差等特性。如圖4、7和8所示，文中介紹的產品具有出色的模式轉換特性。

菊鏈連接中搭載共模扼流圈和片狀壓敏電阻的案例

圖7：10BASE-T1S(多點連接)

IEEE802.3 物理層標準

IEEE802.3cg 10Mbps單對以太網規范的一部分，10BASE-T1S已經制定了10Mbps的操作相關和用于供電的物理層規范及管理參數。
目前正在討論開發物理層規范，以延長電纜長度，增加IEEE802.3DA的10 Mbps單對多點段的節點，并增強控制參數的開發。

＊2：DME: 差分曼徹斯特編碼

總結

在以實現自動化駕駛為目標的新一代車輛中，連接ECU和各設備的車載網絡備受關注。車載以太網對不同的數據速率均設有標準。TDK提供了符合各標準的共模扼流圈和片狀壓敏電阻產品。其中，我們的ACT1210E-241-2P產品專門針對10Base-T1進行了優化，傳輸速度為10 Mbps，樹立了汽車以太網應用元件的新標桿。

審核編輯：湯梓紅