【经验】采用Laird共模电感成功解决车载以太网辐射骚扰噪声问题
随着驾驶辅助系统、信息娱乐系统日趋复杂化和普遍化,车载网络的带宽需求越来越大,传统的汽车总线系统(CAN、LIN、Flexry)已无法满足新兴多媒体信息娱乐应用所提出的高速数据传输要求,而车载以太网则可以应对此问题,它通过电缆将现代系统的各个功能模块互连在一起,具有高达100Mbps的信号传输速度,它还可以显著简化系统复杂性、降低连接成本和布线重量。但以太网高速传输性以及UTP(非屏蔽线)布线性质会引发大量的辐射噪声,因此,在共模噪声抑制方面,新型车载以太网标准的技术规格比CAN和FlexRay的要求明显更为严格。针对车载以太网的辐射抑制,本文通过一款车载音响娱乐系统的实际案例,阐述了如何选择一款合适的LAIRD共模电感来改善以太网的辐射骚扰噪声。
初始实验结果
本案例为车载音响娱乐系统, RE(Radiated Emission)测试发现在GPS频段失效,此频段在1.574GHz~1.576GHz之间的限值只有4db(见图1),非常严苛,测试结果超过标准限值约4db(测试数据见图2)。
图1 GPS频段RE限值
图2 原始测试结果
原因分析
测试超标点为一系列间隔紧密的尖峰噪声,看起来很像数据传输时发出的噪声,因以太网差分线传输的最高速率为100Mbps,是唯一速率很高的外界线缆,且采用的又是非屏蔽线缆,因此怀疑噪声来自以太网的差分数据传输路径,把以太网线缆从标准放置位置上往后大幅度后推放置(远离噪声接收天线)后进行测试,发现这些噪声尖峰降低了(数据见图3),因此判定噪声是从以太网差分线发出来的,源头为主板上的以太网芯片沿着差分线传输的数据流。
图3 后移以太网线缆的测试结果
对策及共模电感选择
选择合适的共模电感串在以太网差分线上可有效降低上述噪声,是否合适,需要考虑直流阻抗、交流阻抗、额定电压、工作温度、绝缘电阻、通流能力等。通流能力、直流阻抗、额定电压需要符合产品的工作状态;工作温度需要符合环境测试的要求;交流阻抗需要能在噪声频段范围内产生较大的阻抗以便衰减噪声。
车载以太网电路如图4所示,原来已经串有一颗TDK的共模电感(L1),猜测这颗电感抑制GPS频段噪声的作用有限才导致测试结果超标。图5、图6为这颗电感的相关参数图,可以看出它对10MHz以下的共模噪声衰减最大(80dB以上),对200MHz以上噪声衰减很小,它在GPS频段的阻抗不足200欧(查阅数据手册所得数据),它的其它相关参数为:
DC resistance:5Ωmax,比较大,会对有用信号造成一些衰减。
Rated current:0.1A max.
Insulation resistance:10MΩmin.
Size(mm):4.5(L)*3.2*2.8(H)
Operating temperature:-40°C to +105°C
图4 车载以太网电路图
图5 某厂家共模电感参数图
图6 某厂家共模电感SC21图
我们选取Laird的共模电感CM0805D900R-10来替代上述TDK的, CM0805D900R-10相关参数为:
DC resistance:0.3Ωmax.(图7)
Rated current:0.4A max.(图7)
Insulation resistance:10MΩmin.
Size(mm):2(L)*1.2*1.2(H)
Operating temperature:-40°C to +125°C
它的直流阻抗最大为0.3ohm比TDK的小很多,不会对有用信号产生不利影响;通流能力0.4A超过了线上实际最大电流,;10Mohm绝缘电阻可以保证漏电流非常小;比TDK的尺寸小;-40°C to +125°C的工作温度也比TDK的温度特性更好;而交流阻抗在我们GPS噪声频段范围内均接近450ohm(图8),比TDK的阻抗高了很多,理论上可以很好的衰减目标噪声,实际测试也显示,把L1换成Laird的共模电感CM0805D900R-10后,噪声得到了非常大的改善(数据见图9),可见这颗共模电感可以作为搭配车载以太网差分线的标配。
图7 CM0805D900R-10参数图
图8 CM0805D900R-10频率阻抗曲线图
图9 串入Laird共模电感后的测试结果
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Laird(莱尔德)EMI滤波器和射频电感器选型指南
目录- Part Number Nomenclature Explanation Ferrite EMI Chip Beads Ferrite EMI SMT Bead Assemblies Common Mode And Differential Mode Introduction Common Mode Choke DIFFERENTIAL MODE EMI FILTERS INDUCTORS
型号- LI1806E800R-10,CPI1008K1R5R-10,LF1206A302R-10,28C0236-0JW-10,LI0402E800R-10,HI0805P390R-10,HZ0603C601R-10,MI0805K601R-10,IC1206B821R-10,MI1206L501R-10,HZ0603B751R-10,IC0603B820R-10,MI0805L301R-10,LI0603E151R-10,IC0805B222R-10,LF1206E152R-10,CMX1211Z601B-10,MI0603J601R-10,CM0805A371R-10,28L0138-80R-10,HZ0805D102R-10,IC0805B102R-10,HI2220R181R-10,CM1812C282R-10,29F0428-0T0-10,29F0430-2SR-10,CM0805B361R-10,CM5740Z171R-10,MI0805K110R-10,CM0805C161R-10,CM2824E352R-10,MI0603L221R-10,IC0805A333R-10,CM5740Z171B-10,CM2021Y330R-10,29F0818-0SR-10,LI0402E190R-10,CMX1616Z401B-10,IC0805A472R-10,CM4440Z121R-10,HZ0402A152R-10,HZ0603A102R-10,CPI0806KR68R-10,MI0402L100R-10,IC0603A152R-10,HI1206T500R-10,CMX1616Y222B-10,LI0805H151R-10,HZ0603A222R-10,MI0603K300R-10,CM3032V201R-10,MI0805K400R-10,CM5740Z241B-10,MI1206K260R-10,DA1206D301R-10,CM1206A601R-10,CPI0805F2R2R-10,HI0805P121R-10,MI1206L601R-10,MI0603J102R-10,28L0138-10R-10,HR2220P601R-10,CMX1616Z162B-10,28L0138-40R-10,HZ1206C202R-10,IC0603A821R-10,CM3822R201R-10,IC0603B181R-10,HI0603R300R-10,IC0805A223R-10,CPI0806J1R0R-10,IC1206A103R-10,CM4732V301R-10,MI0402K121R-10,HI2220P251R-10,29F0418-0SR-10,MI0805M221R-10,35F0121-1SR-10,CMX1211Z181B-10,HZ0402A182R-10,HZ1206E601R-10,CMX1616Z112B-10,CPI1008KR82R-10,CF0805D670R-10,HI0805Q310R-10,IC0603A102R-10,MI0603K181R-10,MI0603J600R-10,CC2824E513R-10,CM3440Z171B-10,HI1612X560R-10,IC0805A821R-10,HI0805O121R-10,CF0805,HI2220Q401R-10,MI0603J471R-10,HI0603N330R-10,CMX1616Z171B-10,HZ0402A601R-10,IC0805A183R-10,HI0805R121R-10,HZ0402B102R-10,CM3440Z171R-10,CM4545Z131R-11,CM4545Z131R-10,CH0805D900R-10,HZ0603D102R-10,LI0603G121R-10,CM3822R151R-10,CPI0805H1R2R-10,CPI1008K1R2R-10,LI0402E300R-10,LI0402E750R-10,CM2824E182R-10,IC0603B470R-10,28C0236-0EW-10,LI1812D121R-10,CM3032V121R-10,29F0430-4SR-10,CPI0806J1R8R-10,IC1206B153R-10,LI1206H151R-10,CM4545Z131B-10,HZ0603C651R-10,HI0805T500R-10,CC2824D225R-10,IC0805B331R-10,CF0504C121R-10,CMX1211X132B-10,29F0818-1SR-10,CC1812,LI0603G221R-10,LI1806C151R-10,CF0805D900R-10,HZ0805B252R-10,CPI0806KR82R-10,CC2824E105R-10,IC0805A272R-10,MI1206L391R-10,CMX1211Z321B-10,CM5441Z101B-10,CPI1008J4R7R-10,LF0805A252R-10,IC1206A333R-10,HR2220V801R-10,IC0805C680R-10,LI1806E101R-10,HZ0603A182R-10,LI0402B800R-10,28C0236-0BS-10,CM5022R201R-10,MI0805L601R-10,CF0805C221R-10,CC2824E253R-10,CC2824J502R-10,CPI0805G1R5R-10,CM2722R201R-10,HI0603O700R-10,LI0402C470R-10,IC0603A182R-10,29F0330-2SR-10,CPI0805E4R7R-10,CM2545X171R-10,HI2220P171R-10,29F0528-0T0-10,MI0603M121R-10,HZ0805G471R-10,HZ1206D102R-10,LI0603D301R-10,CM0805D900R-10,IC0603A103R-10,IC0805A822R-10,MI1206K900R-10,CM3822R800R-10,CM4732V201R-10,CC2824E474R-10,HI1806N910R-10,28F0181-1SR-10,CC2824E113R-10,CM5022R151R-10,HI1206T161R-10,HI2220R151R-10,LI0805H400R-10,CM2824B103R-10,CPI0805H1R0R-10,LI0805G201R-10,CPI1008K1R0R-10,MI0603L301R-10,DA1206E300R-10,IC0805A153R-10,CPI1008J2R2R-10,HI3312X101R-10,LI0402E600R-10,CM3032V301R-10,MI1806J800R-10,HI1206N800R-10,HZ1806K102R-10,MI0805L331R-10,CPI0806J1R5R-10,HZ0603B471R-10,IC0603A681R-10,CM4545X131R-10,CM2545X171B-10,HZ0805E601R-10,HI0805N600R-10,CPI0805JR47R-10,HZ0603B102R-10,CM0805B501R-10,HZ0805B272R-10,29F0418-1SR-10,IC0805B332R-10,LI0805G301R-10,MI0805J102R-10,HI2220R301R-10,LI0603B201R-10,HZ0603A252R-10,CM2824E702R-10,IC0603A472R-10,LI0402C221R-10,LI0805H121R-10,CM4545X131B-10,HI0805N310R-10,HI1806T600R-10,HI2220T101R-10,CPI0806KR47R-10,28C0236-0DW-10,DA1206D600R-10,CM0805C221R-10,CC2824,29F0303-0T0-10,CPI0806J3R3R-10,HZ1206E152R-10,MI0603K471R-10,CC2824B475R-10,HI2220P701R-10,CC2824E471R-10,28L0138-70R-10,CPI0805E3R3R-10,DA1206B601R-10,CM0805C601R-10,IC1206B331R-10,CPI0805G1R8R-10,35F0121-0SR-10,CM5441Z161B-10,CM1206C161R-10,HZ0805D152R-10,28C0236-0BW-10,IC1206A332R-10,CH0805,CPI0806J1R2R-10,CPI1008KR68R-10,HI2220P601R-10,CPI0805JR68R-10,MI1812K121R-10,HI0805R800R-10,IC0805A681R-10,CMX1616X282B-10,HI1206N680R-10,HZ0603B112R-10,HI2220P551R-10,CC1812C513R-10,CPI1008K1R8R-10,CM5022R800R-10,CMX1211Y801B-10,LI0402B301R-10,28L0138-50R-10,HI0805N221R-10,28F0121-1SR-10,IC0805C470R-10,LF1206C202R-10,CPI0805IR82R-10,DA1206B102R-10,IC1206A472R-10,MI1206K601R-10,CM6032V201R-10,HI0603N300R-10,HZ0603A152R-10,CM4440Z111R-10,HI0603P600R-10,HZ0603C152R-10,LI0603G800R-10,IC0805B101R-10,CM5441Z161R-10,CMX1211Z680B-10,HI1812T800R-10,MI0603J680R-10,28F0121-0SR-10,HZ0805C202R-10,CM6032V301R-10,CPI0806J2R2R-10,CM3421Y600R-10,CPI0806J4R7R-10,HI1206N101R-10,LI0402D121R-10,LI0805H750R-10,29F0328-0T0-10,DA1206C121R-10,MI1206K310R-10,LI0402C220R-10,HR2220V701R-10,CM2722R151R-10,IC0805A103R-10,CM0805,CPI1008KR47R-10,CM2722R800R-10,LI1206H121R-10,CMX1616Z701B-10,CF0504C900R-10,HI2220P271R-10,CF0805D121R-10,CPI1008J3R3R-10,CF0504,IC1206B183R-10,LI0603E470R-10,CMX1211W182B-10,IC0805B182R-10,HI1206P121R-10,HI1812V101R-10,29F0429-0T0-10,IC0805B122R-10,HZ0805B222R-10,MI1210K600R-10,29F0318-1SR-10,CF0805D181R-10
通讯用共模电感求推荐,用于485总线A、B共模干扰的处理,另外想咨询共模电感的选型依据?常规的工业应用场景。
共模电感选型主要参数有:感值/阻抗、额定电流、尺寸、耐压等,世强有供应Laird的共模电感,具体请参考如下链接:https://www.sekorm.com/doc/83636.html
技术问答 发布时间 : 2018-11-02
【元件】祥如电子XRSQ1010-10mH-H SQ扁平共模电感,插件卧式设计,开关电源用电感理想之选
祥如电子XRSQ1010-10mH-H SQ扁平共模电感,插件卧式设计,感量10mH,低直流阻抗最大仅200mΩ,耐压最高达1.5KV,绝缘阻抗最小达100MΩ,可搭配X电容、Y电容组成EMI滤波器,抑制EMI干扰。
产品 发布时间 : 2024-10-22
【成功案例】共模电感CM0805C221R-10解决车载LVDS信号的手持天线抗扰问题
高速传输的车载LVDS信号其边沿比较陡峭,时序要求较严格,从而对干扰比较敏感。针对车载以太网的辐射抑制,本文以CM0805C221R-10为例通过一款车载域控制器的实际案例,阐述了如何选择一款合适的共模电感来改善LVDS信号的手持天线抗扰能力。
应用方案 发布时间 : 2018-09-25
汽车电子抗电磁干扰和散热问题难解决?莱尔德帮你搞定!
二十年来,莱尔德材料科学专家成功为领先的汽车供应商们解决了复杂的电子设计难题,所提供的方案能够高效解决电磁干扰和散热的要求。作为专业的电磁屏蔽和散热解决方案设计者,莱尔德帮助客户的设计师避免精力和成本浪费,加快关键汽车零部件推向市场的时间。
原厂动态 发布时间 : 2021-06-26
德立电子携电感、EMI抑制器、网络变压器等亮相2024慕尼黑上海电子展
惠州市德立电子有限公司,成立于1991年。主要产品:高频贴片绕线电感、晶片共模电感、磁环电感、SMD功率电感、工字扼流电感、R棒线圈、无线充电线圈、一体成型电感、色码电感、片式善层电感、EMI抑制器、网络变压器等。
原厂动态 发布时间 : 2024-07-19
共模电感原理与应用:高效抑制EMI干扰的滤波解决方案
共模电感是一种利用铁氧体磁芯绕制的双向对称电感,能有效抑制共模噪声,而对差模信号影响甚微。其工作原理基于共模电流在磁环中产生的磁通相互叠加,形成高电感量,从而抑制共模电流;而差模电流由于磁通相互抵消,电感量小,可无衰减通过。共模电感在电子线路中广泛应用于EMI滤波,减少电磁干扰,提高系统性能。
技术探讨 发布时间 : 2024-06-06
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可定制电感可承受4.5KV高压,可适配于30MHz高频应用;支持平共模电感、谐振电感、PFC电感、大电流直流电感等产品电压/频率等参数性能定制;通过AECQ-200认证。
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可定制共模扼流圈、DIP功率扼流圈、大电流扼流圈、环形扼流圈/线圈等产品,耐温范围-40℃~125℃,电感量最高1200mH。
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