浅谈数据线扼流圈改善电磁兼容问题使汽车更加安全

近年来，汽车内的电子设备比例在显着增长，随之也产生了更多的功能，用以提高汽车的安全性、可靠性以及便利性。与此相对应的是针对总线系统的日益增长的要求：确保在最多样化的控制单元之间实施可靠通信，特别是经由总线系统如控制器局域网(CAN)或FlexRay系统控制对安全性至关重要的应用，它们必须满足最高的电磁兼容性规格。数据线中的共模扼流圈(CMC)可加强由电磁兼容性问题所导致的故障的防护。

当代机动车辆控制功能的复杂性在于三点：更快的数据速率、确定时延性能以及故障容错功能。以成本考量为主的功能或多媒体功能由LIN(局域互连网)或MOST(媒体导向系统传输)总线进行连接，而CAN或FlexRay总线系统则用于对安全至关重要的应用，比如引擎控制、ABS系统以及气囊等。CAN和FlexRay采用双绞线，具备确定时延性，可实现快速数据速率(CAN总线：1Mbit/s；FlexRay总线：10Mbit/s)。这两种总线系统的物理层和数据传送协议均已经过优化，可确保高度可靠性。不过，鉴于现代车辆逐渐增加的复杂性，单凭上述措施并不能彻底防止电磁兼容性问题导致的故障。

由爱普科斯生产的控制器局域网(CAN)总线扼流圈，可防止汽车网络中出现的电磁兼容性(EMC)问题，从而提高安全性。

CAN总线电磁兼容性与电磁干扰

汽车总线系统必须符合高级电磁兼容性的要求：针对瞬变、静电放电(ESD)及电磁干扰(EMI)的抗扰度，同时还不能干扰其它电子元件，也就是说，必须最小化干扰辐射。不过，随着车辆内部电子设备比例的增加，无法在所有条件下都预先测试电磁兼容性，这就存在出故障甚至控制装置受损的风险。

解决这些问题通常必须区别差模和共模干扰。差模干扰与数据信号重合，而共模干扰则是对地的，它源于不平衡性和寄生效应。最小化共模干扰，必须特别注意总线信号线的布线、终端滤波器、连接器以及电路板本身。穿通接头或连接接头的寄生电容和电感，以及总线信号引线在电路板上的布局都可能会引起不对称性，并产生共模干扰。

常用于测定射频影响电磁兼容性的方法是Te直接射频功率注入(DPI)法：将来自信号发生器的信号(最高可达36 dBm)耦合到总线引线中，并观察信号输出。如果发生故障，就记录接入信号的信号电平。针对有关范围内的每一个对应频率逐步重复这一流程。一个特定的总线结构的射扰辐射是通过测试接收机决定的，用它来测量总线及所有输入输出处的共模电压。图1所示测试结构用于电磁干扰测量与总线扼流圈效果的测定。

在采用和未采用爱普科斯扼流圈的情况下，用DPI方法分别在测试板上进行射频抗扰性和干扰辐射测量。从图2和图3中可以看出CAN总线相应结果。显然，B82789共模扼流圈的使用大大改善了射频抗扰性。同时，扼流圈在数据线中的使用也大大减少了干扰辐射。