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[導(dǎo)讀]隨著車載接口的高速化和需求增多,在以LVDS傳輸信號的車載攝像頭等系統(tǒng)中,PoC(同軸電纜供電)正在不斷發(fā)展。若要在電路側(cè)分離信號和電源,需要使用由電感及磁珠組成的PoC濾波器。對于PoC濾波器,確保通信質(zhì)量很重要,這就要求構(gòu)成濾波器的電感對低頻帶到高頻帶的交流成分有較高的阻抗。

隨著車載接口的高速化和需求增多,在以LVDS傳輸信號的車載攝像頭等系統(tǒng)中,PoC(同軸電纜供電)正在不斷發(fā)展。若要在電路側(cè)分離信號和電源,需要使用由電感及磁珠組成的PoC濾波器。對于PoC濾波器,確保通信質(zhì)量很重要,這就要求構(gòu)成濾波器的電感對低頻帶到高頻帶的交流成分有較高的阻抗。

 

確保PoC(同軸電纜供電)通信質(zhì)量的必要性

 

PoC使用一根同軸電纜進(jìn)行通信并供給電源,若要分離信號和電源,防止信號通過電源線路,需要使用電感及磁珠組成的PoC濾波對策。如果PoC濾波器使用阻抗特性無法滿足系統(tǒng)要求的電感,通信質(zhì)量會(huì)下降,導(dǎo)致誤操作,可能會(huì)對安全性造成影響。

例)

如果PoC濾波器確保傳輸質(zhì)量的能力和抗噪音特性(EMS等)不足,會(huì)導(dǎo)致通信錯(cuò)誤,如圖1所示,因?yàn)椴荒茱@示來自攝像頭的圖像,有可能會(huì)給駕駛帶來影響。

1 由于通信錯(cuò)誤,攝像頭畫面中斷

 

在寬頻帶實(shí)現(xiàn)高阻抗的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

 

為了確保前一章所述的通信質(zhì)量,需要PoC的抗噪音特性。因此,需要PoC濾波電感對低頻帶到高頻帶的交流成分有高阻抗。另外,要求在較寬的通信頻帶(幾MHz-幾百MHz,也有到幾GHz的情況)內(nèi)具有高阻抗。

現(xiàn)有多層線圈結(jié)構(gòu)的電感單體由于在寬頻率范圍內(nèi)無法確保高阻抗,所以必須串聯(lián)多個(gè)線圈。(圖2

同時(shí)線圈數(shù)增多,導(dǎo)致了直流電阻變大,但是TDKPoC濾波電感采用1層線圈結(jié)構(gòu),與多層線圈結(jié)構(gòu)比較,寄生電容減小,共振頻率變高。(圖3

因此,在相同的感值下,TDKPoC濾波電感在更高頻帶上實(shí)現(xiàn)了高阻抗。(圖4

設(shè)計(jì)時(shí),也盡可能的減小了直流電阻。

另外,使用PoC濾波電感后,與現(xiàn)有的濾波器結(jié)構(gòu)比較,由于削減了零件數(shù)量,可縮小貼裝面積。

在下一章中,將以眼圖波形為例,介紹兼顧通信和電源供給所需的電感以及磁珠的選型。

2 構(gòu)成濾波器時(shí)的比較

在用多層線圈結(jié)構(gòu)的電感組成PoC濾波器時(shí),需要串聯(lián)從大感值(低頻側(cè))到小感值(高頻側(cè))的多個(gè)電感。

3 電感的多層線圈結(jié)構(gòu)和1層線圈結(jié)構(gòu)的比較

圖4 PoC濾波器電感的阻抗特性


即使相同的感值,TDK PoC濾波器電感在寬頻帶中也確保了高阻抗。

 

關(guān)于電感和磁珠的選型以及眼圖波形

 

基于PoC濾波器的特性,對現(xiàn)有的電感和TDKPoC濾波電感的眼圖波形進(jìn)行比較。

5 評估條件 

信號波形評價(jià)① 現(xiàn)有電感(多層結(jié)構(gòu))vs PoC濾波電感(1層結(jié)構(gòu))/ 同軸電纜:1.7

現(xiàn)有線圈(多層線圈結(jié)構(gòu))單體無法確保信號頻帶的阻抗,因此波形質(zhì)量惡化。

6 信號波形(眼圖)的比較 / 同軸電纜:1.7

信號波形評價(jià)② 現(xiàn)有電感(多層結(jié)構(gòu))vs PoC濾波電感(1層結(jié)構(gòu)) / 同軸電纜:10

電纜長度越長,信號衰減得越多,所以電壓值下降,眼圖關(guān)閉。另外,與1.7m時(shí)相比,余量會(huì)進(jìn)一步減少。

7 信號波形(眼圖)的比較 / 同軸電纜:10

信號波形評價(jià)③  關(guān)于磁珠的選型

即使使用了PoC濾波電感,由于磁珠搭配的原因,有時(shí)也不能確保信號頻帶的阻抗,波形質(zhì)量惡化。

TDK也提供推薦組合的磁珠。

8 不同磁珠產(chǎn)生的信號波形(眼圖)的比較 / 同軸電纜:1.7


 

關(guān)于抗電磁干擾特性

 

車輛內(nèi)搭載了攝像頭和多種電子設(shè)備,這些電子系統(tǒng)由多條電纜連在一起。在車輛內(nèi),必須將所有電纜捆綁在有限的空間內(nèi)進(jìn)行布線。來自發(fā)動(dòng)機(jī)和ECU等外部的噪音被傳到電纜上,有可能導(dǎo)致通信錯(cuò)誤。因此,BCI(大電流注入)等電磁干擾對策很重要。另外,如果使用不合適的電感或磁珠,會(huì)對通信質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響,抗電磁干擾性會(huì)降低。

在本章中,將針對保持抗電磁干擾性所需的電感以及磁珠的選型,介紹BCI評價(jià)的例子。

9 BCI試驗(yàn)的設(shè)置


BCI評價(jià)方法 

10 BCI測定的評價(jià)條件

• 評價(jià)濾波器的產(chǎn)品組合

BCI評價(jià)結(jié)果

如果是通信波形余量較少的多層線圈結(jié)構(gòu),由于電纜變長,導(dǎo)致通信質(zhì)量劣化,因此在BCI試驗(yàn)中會(huì)發(fā)生通信錯(cuò)誤。

與此相比,1層線圈結(jié)構(gòu)能獲得足夠的余量,因此不會(huì)發(fā)生通信錯(cuò)誤。

 

總結(jié)

 

使用前面說明的PoC用電感后,可以得到以下效果。

●可以用更少的零部件構(gòu)成PoC濾波器所要求的阻抗。

●在寬頻帶具有足夠的阻抗,可確保波形質(zhì)量及抗噪音性。

●由于削減了構(gòu)成PoC濾波器時(shí)的零件數(shù),貼裝面積可以削減約37%。(本公司比較)

●構(gòu)成PoC濾波器時(shí)的直流電阻大約可以削減50%。(本公司比較)

TDK中根據(jù)不同的額定電流和濾波器要求準(zhǔn)備了不同的PoC濾波組合。

例如ADL3225V、ADL3225VT、ADM32FSC ADM45FDC系列是應(yīng)對寬頻帶的產(chǎn)品。

另外,正在開發(fā)的小型化ADL2012系列、MDF1005GAD系列以及用于大電流的ADL3225VM系列、ADM32FSC系列的產(chǎn)品。

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