村田适用于车载以太网BroadR-Reach的静噪元件

随着汽车电子的飞速发展，为确保安全性，静噪对策的重要性也越来越突出。受环境规制影响，低油耗、驾驶辅助系统不断发展，每台车辆Electronic Control Unit(以下ECU)的数量不断增加，车联网也不断要求高速化。这些与ECU连接的车载LAN的电缆容易产生干扰电波，而且易受外界噪声的影响，所以静噪对策必不可少。为适应这种趋势，村田制作所（以下简称“村田”）不断致力于具有优良的静噪效果和高可靠性的共模扼流线圈(以下称CMCC)产品的研发。

CMCC是一种利用模式传播特性之间的差异，来抑制共模噪声的产品。村田充分利用已有的在民生用CMCC积累的磁性材料技术、磁气电路设计技术，以及独特的绕线技术，研发出了车载用CMCC。


图1.  BroadR-Reach的静噪对策示例

除普通汽车外，考虑到搭载在卡车以及公交车上的车载以太网，传输电缆长度有必要设定到15m。此外，为提升车载摄像头的非压缩影像传输的传输速度、以及最小化因传输错误而再传输的频率，就要提高响应速度，并且标准化。

在目前已经普及的CMCC上的回波损耗（Sdd11）、插入损耗（Sdd21）虽然已满足规格限定值，但并未满足平衡(Sds21)，有可能会造成传输质量下降。


图2.车载以太网用传输规格和普及的CMCC的特性
在已经普及的民生Ethernet用CMCC方面，还不是很清楚Ethernet传输规格。
（虚线：规格限定值；实线：民生用CMCC-DLW21SN491XQ）

与一般设备用规格(CISPR22)相比，严格的汽车用噪声规格(CISPR25)不仅适合于以太网，还适合在狭窄空间中有大量ECU和信息设备的汽车内。这里要特别注意对无线波（AM、FM、TV）和通信设备（GPS、4G-LTE等）产生的电磁波影响。


图3：车载和民生设备的噪声限定值比较（辐射噪声）
※因为测定条件不同无法进行单纯的比较，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。

车载以太网用CMCC规格规定了静噪特性（Scc21）的限定值，考虑到汽车用噪声规格，使用已经普及的民生以太网用CMCC是不能满足的。因此从传输特性和静噪特性两方面来看，都有必要使用更加高性能的专用CMCC来解决EMC问题。


图4.  车载以太网静噪特性规格和普及的CMCC的特性
在已经普及的民生以太网用CMCC方面，还不是很清楚以太网静噪特性规格。
（虚线：标准限定值、实线：民生用CMCC-DLW21SN491XQ）

村田新近开始批量生产的DLW43MH系列是符合车载以太网标准，并且最具普及可能性的BroadR-Reach的CMCC。它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，因此能够发挥满足车载以太网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

表1. DLW43MH的规格表

  Murata  Common Mode  Inductance  Rated  Withstanding  Rated  DC
  Part Number  at 100kHz  Voltage  Voltage  Current  Resistance
  　  　  (Vdc)  (Vdc)  (mA)  (W max.)
  DLW43MH201XK2L  200uH  20  50  110  4.5
  DLW43MH201XK2K  (-25% +50%)
Operating Temperature : -40 to +105°C

下图所示是使用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使用示例


图7． Gateway的使用事例

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标准发展的可能性。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以太网用CMCC产品的研发，同时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