TDK CAN FD用共模滤波器 - ACT1210D
TDK CAN FD用共模滤波器中的ACT1210D型产品是一种通过包含绕组工艺的独有结构设计，使泄漏电感、寄生电容、模式转换特性最小化，针对比以往更容易受到振铃影响的CAN-FD应用进行了优化的产品。本文将从CAN BUS通信电路和传输波形、CAN FD网络结构等方面为您介绍最适合CAN FD的此款共模滤波器。
CAN BUS通信电路和传输波形
CAN一般是500kbps的通信速度，但为了实现更大容量数据的高速通信，对称作CAN FD（CAN with Flexble Data rate）的通信协议进行标准化，开始搭载在车辆上（图1,图2）。 作为CAN FD的通信速度，规定了2Mbps，5Mbps，8Mbps等3个速度。(表1)
图1 一般的CAN BUS电路
图2 CAN BUS的工作电压和理论值
表1
CAN/CAN FD网络结构
CAN（CAN FD）通信系统的特点是，能在1条总线上连接多个机器，可以相互交换数据（图3）。近年来开始搭载在很多车辆上的100BASE-T1、1000BASE-T1等Ethernet、LVDS必须进行1对1的连接，而CAN可以进行1对n的连接，还有自由度大的优点，如在发生追加ECU等系统变更时，配线等的修改也被控制在最小限度等。
图3 拓扑结构
关于振铃
CAN（CAN FD）通信系统由于其自由度大，在总线上反射点变多，悬挂的ECU的容量成分变大，因此容易产生通信信号导致的“振铃”。图4对CAN500kbps和CAN FD2Mbps、5Mbps、8Mbps的1bit的时间进行了比较。图5是通过产生振铃信号的通信电路结构传输信号时的振铃波形的示意图。1比特的时间的上升和下降部分会观测到相同的振铃。
在通信速度较慢的区域，由于1比特的时间较长，所以振铃的时间比例较短，由于振铃结束后的时间较长，所以可以稳定地判定HI和LO，但是在通信速度较快的区域，在振铃结束之前，振铃就会从HI转移到LO，这种振铃会影响HI/LO的判定，发生通信错误的可能性会变大。
图4 CAN、CAN FD的速度和1比特的时间比较
图5 对在产生相同振铃的电路(拓扑)中的波形的影响
振铃产生原因
产生振铃的主要原因有以下两点：
(1) CAN线束的分支点产生反射（拓扑设计）
(2) 从ECU到包括线束在内的整体的电感和寄生电容（线束长度、PCB图案设计）
表2是敝司使用模拟器有意增大共模滤波器的泄漏电感和线间电容时，振铃波形模拟结果的一个例子。从中可以看出泄漏电感和线间电容对振铃有影响。因此，为了采取ECU的EMC对策，作为PCB上搭载的共模滤波器所需的特性，要求尽可能减小线间的泄漏电感和寄生电容。
表2 模拟振铃波形的结果
图6 CAN (CAN FD)通信系统的特点
最适合CAN FD的共模滤波器
为了避免上述问题，IEC等团体正在推进各种特性标准的制定，TDK准备了满足这些要求特性的、支持CAN FD的“ACT1210D型”共模滤波器。
■产品特点
- 通过3225尺寸支持
- 通过独有的结构设计，实现行业最高水平的模式转换特性（Ssd21）
- 实现支持CAN FD的良好StrayC
- 采用金属端子及激光焊接的接线方法，确保高可靠性，支持-40℃～+150℃的使用温度范围
- 确保符合AEC-Q200的可靠性
- 通过独有的自动绕组技术，实现稳定的量产
■特性标准
图7 S参数
支持CAN FD的CMC ACT1210系列的辐射EMI数据与差分信号波形比较
本项介绍使用ACT1210D-510（正在开发），使用搭载支持CAN FD的CAN收发器的敝司制实验基板，通过CISPR25 ALSE法进行评估的一个例子。可确认通信速度为5Mbps时共模滤波器的效果。图9及图10是在进行了辐射EMI评估的系统中的波形评估结果。在TX侧、RX侧都安装了ACT1210D-510（正在开发），观察RX侧收发器的CAN H和CAN L的差分信号，并通过运算显示差分信号。与无共模滤波器（Through）相比，上升、下降波形也没有差异(图11)。
图9 辐射EMI：水平偏振
图10 辐射EMI：垂直偏振
图11 有无共模滤波器的CAN波形比较
总结
ACT1210D型是一种通过包含绕组工艺的独有结构设计，使泄漏电感、寄生电容、模式转换特性最小化，针对比以往更容易受到振铃影响的CAN-FD应用进行了优化的产品。TDK今后也会通过提供车载通信用共模滤波器的综合性产品服务来满足客户的要求。
