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- 1062083
- 性别
- 男
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由于汽车内电子元器件的密度在逐年增加，我们需要确保车内网络在电磁兼容性(EMC) 方面保持高性能。这样的话，当不同子系统被集成在一个较大解决方案中，并且在常见(嘈杂)环境中运行时，这些子系统能够正常运转。虽然有很多不同的车内网络互连标准，并且汽车原始设备制造商 (OEM) 对于EMC也有多种不同的要求，这篇文章主要讨论一个已经被证明具有特别挑战性的话题：一个控制器局域网 (CAN) 总线的射频 (RF) 放射。 CAN使用均衡的差分信令来发送波特率，高达1Mbps(或者更高，前提是使用“灵活数据速率”变量)的二进制数据。理想情况下，差分信令的使用避免了所有外部噪声耦合。由于每一半差分对(被称为CANH和CANL)在变化时是对称的，它们的噪声带来的干扰是具有破坏性的。然而，没有CAN收发器是完全理想的，并且CANH和CANL信号之间的低值不对称会产生未经完全均衡的差分信号。当这一情况发生时，CAN信号的共模分量(CANH和 CANL的平均值)将不再是一个恒定的DC值。相反地，它将表现出与数据有关的噪声。
两个主要的不均衡类型会导致这个噪声。其中一个就是显性(被驱动)和隐性(高阻抗)状态期间稳定状态共模电压电平之间的不匹配。
这个稳定状态不匹配会导致一个类似于CAN数据本身缩放版本的噪声图形。这个噪声图形在它的频谱内很宽，表现为一系列延伸至极低频率且间隔均匀的离散频谱线。定时不匹配会导致一个由短脉冲或干扰组成的噪声图形，只要数据中有边缘变换，它就会出现。这个噪声图形的频谱含量往往集中比较高的频率上。
图1中的波形显示了一个可以在典型CAN收发器的输出上观察到的共模噪声。在这幅图像中，黑色轨迹线(通道1)显示CANH，紫色轨迹线(通道 2)显示的是CANL，并且绿色轨迹线(数据功能)是CANH与CANL的和。这个求和的过程给出了一个波形，它的值等于此时一个指定点上共模电压的2 倍。
图1：典型CAN收发器CANH/CANL输出和共模噪声
共模波形显示出两种噪声类型：与显性至隐性/隐性至显性变换相对应的高频噪声，而低频噪声是与不匹配的显性和隐性共模相对应的。
由于信号的共模部分能够与系统(或与外部系统)中的其它分量耦合在一起(通过辐射或传导路径)，这个共模噪声直接影响放射性能。这个器件的传导放射按照工业电气工程/电子 (IBEE) 茨维考技术的工程服务进行测量；如图2中所示，这个器件的传导放射连同一个普通汽车原始设备制造商(OEM)限值线一同绘制。
图2：一个典型CAN收发器的传导放射
这个收发器的输出放射超过了低频和高频区域内的OEM要求。为了把放射降低到令人满意的水平，必须使用某些外部滤波。
CAN总线中最常用的滤波器组件就是共模扼流圈(如图3中所示)。共模扼流圈的构成方式是将两个线圈绕在同一个铁芯上。在每个线圈绕组方向的安排方面，要使得共模电流(也就是说，每个线圈内的电流方向一致)具有共用同一极性的磁通量。这使得共模扼流圈可以运行为针对共模信号的电感器，从而提供一个随上升的频率而增加的阻抗。相反地，差分模式电流(也就是说，每个线圈内的电流方向相反)将使它们的磁通量与反向极性相互作用。对于诸如CAN信号的均衡波形，每个线圈内相反磁通量的幅度将会相等，因此不会在铁芯内累积静磁通。这使得扼流圈运行为一个针对CAN信号的短接电路。 |
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