满足10BASE-T1S规范的共模扼流圈及片状压敏电阻

满足10BASE-T1S规范的共模扼流圈及片状压敏电阻

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。

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。

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。

图1 100BASE-T1 , 1000BASE-T1(点对点连接)

图2 10BASE-T1S(多点连接)

总线连接

菊链连接

满足10BASE-T1S规范的产品（共模扼流圈/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的共模扼流圈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的共模扼流圈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。

表1：满足10BASE-T1规范的共模扼流圈/滤波器

产品型号	共模扼流圈系数 μH（典型自） @100kHz	寄生电容 ｐF（最大值）	直流电阻 Ω（最大值）	额定电流 ｍA（最大值）
ACT1210L-101-2P-TL00	100	13(参考数值)	1.5	150
ACT1210D-131-2P-TL00	130	13	3.5	115
ACT1210L-201-2P-TL00	200	15(参考数值)	5.5	70
ACT1210E-241-2P-TL00(＊1)	240	10	4.1	70

＊1：符合OPEN联盟“10BASE-T1S EMC测试规范”

满足10BASE-T1S规范的产品（片状压敏电阻/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，即片状压敏电阻的最大静电容量为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的片状压敏电阻具有出色的平衡性能。

表2：满足10BASE-T1规范的片状压敏电阻/陶瓷瞬态电压抑制器

产品型号	尺寸（长x宽） mm	压敏电压 V（标称值） @1mA	静电容量 pF	ESD耐受性 IEC61000-4-2
AVRH10C101KT1R2YE8	1.0×0.5 EIA0402	110(100 to 120)	1.23(1.1 to 1.36)	8kV
AVRH10C221KT1R5YA8	1.0×0.5 EIA0402	220(198 to 242)	1.5(1.37 to 1.63)	25kV

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）。

图3：Sdd11

图4：Sdc11

图5：Sdd21

图6 ：Scc21

图7：Ssd21

图8：Ssd12

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

图7：10BASE-T1S(多点连接)

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。

	10BASE-T1	100BASE-T1	1000BASE-T1	Multi-Gig BASE-T1
IEEE	IEEE802.3cg	IEEE802.3bw	IEEE802.3bp	IEEE802.3ch
数据速率	10Mbps	100Mbps	1Gbps	2.5/5/10Gbps
编码	4B/5B (DME)*2	PAM3	PAM3	PAM4
通信方式	半双工通信 全双工通信（可选）	全双工通信	全双工通信	全双工通信
拓扑结构	点对点 多点	点对点	点对点	点对点

＊2：DME: 差分曼彻斯特编码

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。

审核编辑：汤梓红