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产品概要
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产品概要
ACT1210D型是一种通过包含绕组工艺的独有结构设计,使泄漏电感、寄生电容、模式转换特性最小化,针对比以往更容易受到振铃影响的CAN-FD应用进行了优化的产品。

CAN BUS通信电路和传输波形

CAN一般是500kbps的通信速度,但为了实现更大容量数据的高速通信,对称作CAN FD(CAN with Flexble Data rate)的通信协议进行标准化,开始搭载在车辆上。(图1,图2)作为CAN FD的通信速度,规定了2Mbps,5Mbps,8Mbps等3个速度。(表1)

图1.一般的CAN BUS电路
图2.CAN BUS的工作电压和理论值
表1.
项目 CAN CAN FD
通信速度 500 kbps 2,5,8Mbps
通信线 双绞线结果
电信号的种类 差動電圧
数据长度 从1到8Byte(可变) 从1到8、12、16、20、24、32、48、64Byte(可变)

CAN/CAN FD网络结构

CAN(CAN FD)通信系统的特点是,能在1条总线上连接多个机器,可以相互交换数据。(图3)近年来开始搭载在很多车辆上的100BASE-T1、1000BASE-T1等Ethernet、LVDS必须进行1对1的连接,而CAN可以进行1对n的连接,还有自由度大的优点,如在发生追加ECU等系统变更时,配线等的修改也被控制在最小限度等。

图3.拓扑结构

CAN/CAN FD网络可以在同一条总线上连接多个机器(ECU)

关于振铃

CAN(CAN FD)通信系统由于其自由度大,在总线上反射点变多,悬挂的ECU的容量成分变大,因此容易产生通信信号导致的“振铃”。图4对CAN500kbps和CAN FD2Mbps、5Mbps、8Mbps的1bit的时间进行了比较。图5是通过产生振铃信号的通信电路结构传输信号时的振铃波形的示意图。1比特的时间的上升和下降部分会观测到相同的振铃。
在通信速度较慢的区域,由于1比特的时间较长,所以振铃的时间比例较短,由于振铃结束后的时间较长,所以可以稳定地判定HI和LO,但是在通信速度较快的区域,在振铃结束之前,振铃就会从HI转移到LO,这种振铃会影响HI/LO的判定,发生通信错误的可能性会变大。

图4.CAN、CAN FD的速度和1比特的时间比较
图5.对在产生相同振铃的电路(拓扑)中的波形的影响

振铃产生原因

产生振铃的主要原因有以下两点。

  1. CAN线束的分支点产生反射(拓扑设计)
  2. 从ECU到包括线束在内的整体的电感和寄生电容(线束长度、PCB图案设计)

表2是本公司使用模拟器有意增大共模滤波器的泄漏电感和线间电容时,振铃波形模拟结果的一个例子。
从中可以看出泄漏电感和线间电容对振铃有影响。因此,为了采取ECU的EMC对策,作为PCB上搭载的共模滤波器所需的特性,要求尽可能减小线间的泄漏电感和寄生电容。

图6.CAN (CAN FD)通信系统的特点
表2.模拟振铃波形的结果
泄漏电感大的例子 线间电容大的例子 本公司支持CANーFD的CMC中的一个例子
共模电感 51uH 51uH 51uH
泄漏电感 1000nH 140nH 140nH
线圈间电容 7pF 20pF 7pF
CAN波形
振铃被抑制

最适合CAN FD的共模滤波器

为了避免上述问题,IEC等团体正在推进各种特性标准的制定,TDK准备了满足这些要求特性的、支持CAN FD的“ACT1210D型”共模滤波器。

■ACT1210D型

■形状和尺寸

■产品特点

  • 通过3225尺寸支持
  • 通过独有的结构设计,实现行业最高水平的模式转换特性(Ssd21)。
  • 实现支持CAN FD的良好StrayC
  • 采用金属端子及激光焊接的接线方法,确保高可靠性,支持-40℃~+150℃的使用温度范围
  • 确保符合AEC-Q200的可靠性
  • 通过独有的自动绕组技术,实现稳定的量产

■特性标准

共模电感
[100kHz]
(μH)
容许差 直流电阻
-40 to +125°C
(Ω)max.
绝缘电阻
(MΩ)min.
额定电流
(mA)max.
额定电压
(V)max.
产品编号
100 +50/-30% 3 10 115 80 ACT1210D-101-2P-TL00
图7.S参数
图8.Stray C

支持CAN FD的CMC ACT1210系列的辐射EMI数据与差分信号波形比较

搭载支持CAN FD的CAN收发器的、使用本公司生产的实验基板,通过CISPR25 ALSE法进行评价的一个例子。通信速度为5Mbps,可确认共模滤波器的效果。图9及图10是进行了辐射EMI评价的系统中的波形评价结果。在TX侧、RX侧两侧都安装ACT1210D-510,观察RX侧收发器的CAN H和CAN L的差分信号,通过运算显示差分信号。与无共模滤波器(Through)的情况相比,也不会出现上升、下降波形的差异。(图11)

图9.辐射EMI:水平偏振
图10.辐射EMI:垂直偏振
图11.有无CMC时的CAN波形比较

总结

ACT1210D型是一种通过包含绕组工艺的独有结构设计,使泄漏电感、寄生电容、模式转换特性最小化,针对比以往更容易受到振铃影响的CAN-FD应用进行了优化的产品。TDK今后也会通过提供车载通信用共模滤波器的综合性产品服务来满足客户的要求。