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未来@@汽车@@@@：三大连接@@技术@@@@挑战@@，如@@何应对@@？

judy — Wed, 20 Mar 2024 02:00:27 +0000

全球汽车@@行业正在@@经历一场深刻的@@变革@@。根据国际能源署@@（IEA）的@@数据@@@@，到@@2030年@@全球道路上行驶的@@纯电动汽车@@@@（BEV）将达到@@@@2.5亿辆@@，届时@@新车销售中@@电动汽车@@的@@渗透率将达到@@@@@@60%！而@@且@@，越来@@越多的@@人认识到@@@@，这场变革并不是@@简单的@@@@“电池代替油箱@@”，而@@是@@重塑未来@@交通和@@出行的@@新起点@@。

当然@@，处于这场变革中@@心的@@@@，还是@@@@汽车@@@@。对于未来@@汽车@@@@的@@形态@@，人们会有@@诸多预测和@@畅想@@，不过@@时@@至@@今日@@，其三大发展趋势@@——也可以称为三大转变@@——已经日渐清晰@@。

动力能源的@@转变@@

从传统的@@化石能源@@，转向更为绿色环保的@@电能@@，电气化@@是@@未来@@汽车@@@@的@@一大标志@@。这一@@“驱动力@@”的@@变化@@，将对原有@@的@@汽车@@产业格局产生颠覆性的@@影响@@@@@@，并且正在@@延伸至@@更广泛的@@出行领域@@，如@@电动垂直起降飞行器@@（eVTOL）的@@发展@@。

价值重心的@@改变@@

随着汽车@@智能化@@的@@发展@@@@，汽车@@电子设备在@@整车成本中@@的@@比重也在@@不断提升@@，随之而@@来@@的@@则是@@@@——数据@@正在@@成为汽车@@的@@新@@“燃料@@”，在@@提升安全和@@舒适性@@、创造全新的@@用户体验和@@商业价值方面@@，发挥更为重要的@@作用@@。

功能定位@@的@@改变@@

从先进的@@导航到@@信息娱乐@@系统@@，再到@@自@@动驾驶技术@@@@，未来@@的@@汽车@@将不再仅仅是@@一种交通工具@@，而@@成为了名副其实的@@车轮上的@@@@“数据@@中@@心@@”，产生海量的@@数据@@@@@@，并与@@周围及云端的@@智能设备进行数据@@交互@@，汽车@@的@@功能定位@@也会随之发生变化@@。

当我们按照这样的@@愿景@@，仔细描绘未来@@汽车@@@@及交通运输业的@@蓝图@@时@@@@，不难发现@@，“连接@@”将成为其中@@@@越来@@越重要的@@一环@@。无论是@@电力传输@@，还是@@@@数据@@通信@@，抑或@@是@@无线互联@@@@，先进的@@连接@@技术@@@@都将会重新定义未来@@汽车@@@@@@，使其不仅是@@更智能@@、更安全@@、更绿色的@@交通工具@@，还将成为整个生态链的@@信息中@@枢@@，无缝连接@@用户@@、车企@@、交通管理@@，以及@@众多相关服务提供商@@。

有@@前瞻性的@@技术@@厂商@@，已经在@@为未来@@汽车@@@@所需的@@@@“连接@@技术@@@@”进行布局@@。比如@@@@TE Connectivity（以下简称@@TE)，就利用自@@身深厚的@@技术@@积累@@，以及@@在@@汽车@@行业丰富的@@专业经验@@，顺应汽车@@行业发展的@@三大趋势@@，提供针对性的@@产品@@和@@解决方案@@。

支持@@大功率直流充电@@

在@@汽车@@电气化@@的@@进程中@@@@，充电速度慢一直是@@个瓶颈@@。目前普遍采用@@的@@直流快速充电设备可提供的@@功率在@@@@50kW至@@200kW，充电一个小时@@可为电动汽车@@增加@@300公里的@@行驶里程@@。这个表@@现对于大多数应用@@场景似乎已经足够了@@，但对于长途旅行需要快速补能的@@用户来@@说还是@@@@不够快@@，而@@且@@与@@传统燃油车的@@加油体验相比@@，仍然有@@不小的@@差距@@。

解决这个痛点@@，开发更大功率的@@直流充电@@（HPC）技术@@是@@必由之路@@。为此@@，包括国际汽车@@工程师学会@@（SAE）、国际电工委员会@@（IEC）、充电接口倡议组织@@（CharIN）和@@CHAdeMO协会在@@内的@@多个@@行业组织@@，正在@@推动支持@@@@HPC的@@物理接口标准@@以及@@相关协议的@@制订@@，有@@望在@@不久的@@将来@@将直流充电功率提升至@@@@500kW，并向兆瓦级迈进@@。

不过@@，更高的@@直流充电功率对于相关连接@@器@@的@@挑战也是@@显而@@易见的@@@@，归纳起来@@@@，这些@@挑战将包括但不限于@@：

需要优化触点系统@@，如@@开发新的@@触点镀层@@，以降低接触电阻@@，减少由于@@大功率而@@产生的@@热量@@，同时@@减轻由大量连接@@插拔而@@产生的@@磨损@@，获得更长的@@使用寿命@@。
大功率会给整个连接@@路径带来@@更为严峻的@@热管理挑战@@，这就需要更先进的@@仿真和@@更精确的@@传感技术@@提供参考信息@@，以实现@@更智能的@@电源管理@@。
安全性是@@另一个不容忽视的@@问题@@，较高电压@@可能导致触电以及@@电弧放电等风险@@，电阻产生的@@热量也会导致灼伤@@，这些@@都需要在@@设计@@连接@@器@@时@@予以考虑@@。
此外@@，在@@承载高电压@@@@、大电流的@@同时@@@@，如@@何控制好连接@@器@@的@@尺寸@@，令其具有@@@@尽可能轻巧的@@外形以及@@更好的@@成本效益@@，也是@@打造一个商业产品必须考量的@@问题@@。

面对上述这些@@大功率连接@@挑战@@，TE开发出了一系列@@解决方案@@。其中@@@@，PowerTube连接@@器@@就@@⾮常适合于电动@@⼯业和@@商@@⽤⻋辆中@@的@@@@⼤功率应@@⽤，可以支持@@高达@@580A连续电流@@（取决于电线尺寸和@@温度@@）以及@@1,000V电压@@。

图@@1：PowerTube连接@@器@@

（图@@源@@：TE Connectivity）

PowerTube连接@@器@@具有@@@@@@IP6K9K防尘防水等级@@，连接@@器@@位@@置保证@@（CPA）、坚固耐用的@@设计@@以及@@高压联锁回路@@（HVIL）等安全特性@@，可承受@@发动机级振动及车用环境的@@考验@@，提供可靠@@、安全的@@连接@@@@。其还提供圆形@@360°屏蔽@@，有@@利于实现@@@@EMI保护@@。

该系列@@连接@@器@@的@@接头采用@@可扩展和@@模块化设计@@@@，有@@180°或@@90°方向可供选择@@，每个连接@@器@@至@@多可提供@@3位@@，支持@@35mm2至@@150mm2之间的@@多种线径@@。其改进的@@圆形设计@@简化了电缆@@布线和@@连接@@器@@组装@@，进一步提升了现场操作的@@便利性@@。

总之@@，在@@实现@@汽车@@电气化@@@@，向更大功率系统迈进的@@旅程上@@，PowerTube连接@@器@@绝对是@@一位@@值得信赖的@@@@“旅伴@@”。

图@@2：PowerTube连接@@器@@特性@@

（图@@源@@：TE Connectivity）

赋能汽车@@以太网@@@@@@@@

上文提到@@@@，汽车@@的@@智能化@@让@@“数据@@”的@@价值日益凸显@@。有@@分析显示@@，无人驾驶汽车@@每天可以产生超过@@@@4TB的@@数据@@@@，如@@此巨大的@@数据@@@@量不仅会对车载高性能@@计算和@@处理提出更高的@@要求@@，对于车载网@@络@@@@（IVN）也是@@巨大的@@挑战@@。

面对汽车@@中@@越来@@越多的@@@@ECU、传感器@@，以及@@越来@@越大的@@数据@@@@带宽需求@@，传统的@@车载网@@络@@协议@@（如@@CAN、FlexRay、MOST和@@LIN协议等@@）愈发显得捉襟见肘@@，因此@@进入@@21世纪之后@@，开发者开始探索将可信的@@以太网@@@@协议引入汽车@@应用@@的@@可行性@@。2016年@@，IEEE 802.3bw中@@发布了第一个汽车@@以太网@@@@@@标准@@@@@@100BASE-T1，意味着支持@@更大数据@@吞吐量@@、能够有@@效简化车载网@@络@@系统架构和@@布线复杂性@@、且满足安全可靠性要求的@@汽车@@以太网@@@@@@的@@发展@@@@，已经是@@大势所趋@@。

图@@3：汽车@@以太网@@@@@@与@@其他车载网@@络@@协议比较@@

（图@@源@@：TE Connectivity）

今天@@，汽车@@以太网@@@@@@技术@@仍处于快速演进之中@@@@，单对以太网@@@@@@（SPE）技术@@的@@出现@@，以及@@伴随着汽车@@电子电气架构区域化控制而@@发展出的@@@@10BASE-T1S标准@@，都在@@为汽车@@以太网@@@@@@技术@@的@@最终规模化商用铺平道路@@。

伴随着汽车@@以太网@@@@@@的@@发展@@@@，相关连接@@技术@@@@也是@@亦步亦趋@@，为其提供有@@力的@@支撑@@。TE的@@MATEnet汽车@@以太网@@@@@@连接@@器@@@@，符合@@IEEE 100BASE-T1和@@1000BASE-T1标准@@，数据@@传输速率高达@@1Gbps，采用@@优化的@@替代技术@@更是@@可以实现@@@@6Gbps的@@数据@@@@传输速率@@。与@@此同时@@@@，为了适应恶劣的@@汽车@@环境@@，MATEnet连接@@器@@采用@@@@NanoMQS端子系统@@，提供了出色的@@汽车@@级稳健性@@。

图@@4：MATEnet汽车@@以太网@@@@@@连接@@器@@@@

（图@@源@@：TE Connectivity）

在@@灵活性方面@@，MATEnet汽车@@以太网@@@@@@连接@@器@@@@具有@@@@多达@@10个脚位@@以及@@垂直和@@直角安装@@，兼容非屏蔽@@双绞线@@（UTP）和@@屏蔽@@双绞线@@（STP），并且提供适合汽车@@连接@@性构建模块的@@模块化可扩展解决方案@@，可以为各类汽车@@以太网@@@@@@应用@@提供高性价比的@@解决方案@@，适用于车载网@@络@@@@、ADAS和@@360°环视摄像头等各类车载应用@@@@。

实现@@车用@@5G互联@@

未来@@汽车@@@@功能定位@@的@@改变@@@@，决定了其不再是@@一种单纯的@@交通工具@@，而@@是@@未来@@庞大的@@智能交通体系中@@的@@一个数据@@节点@@。车联网@@@@（V2X）技术@@应运而@@生@@，它使得汽车@@能够与@@其他汽车@@@@、路边的@@智能交通设施@@、携带智能手机的@@行人等进行沟通@@，确保更高级别自@@动化驾驶的@@安全性@@，也可以提供更丰富的@@信息和@@娱乐服务@@，或@@者扩展出车队管理@@、远程物流监控等新的@@商业模式@@。

图@@5：V2X车联网@@@@的@@应用@@场景@@

（图@@源@@：TE Connectivity）

想要实现@@车联网@@@@@@，让汽车@@内部与@@外部的@@数据@@@@通信和@@@@交互@@，自@@然需要无线连接@@技术@@@@的@@加持@@。而@@5G的@@持续进步@@，正好可以为未来@@的@@车载无线互联@@铺平道路@@。相较于基于@@@@IEEE 802.11p的@@竞争性@@DSRC技术@@，基于@@5G的@@C-V2X技术@@获得了越来@@越多国家和@@地区的@@青睐@@，有@@望成为未来@@构建车联网@@@@的@@首选技术@@@@。

天线@@是@@实现@@@@5G通信中@@不可或@@缺的@@一环@@，而@@应用@@在@@汽车@@中@@的@@@@5G天线@@，又要受到@@耐用性@@、安全性和@@灵活性等诸多条件的@@约束@@。

TE / Laird的@@外置@@@@5G Phantom天线@@就是@@汽车@@@@5G互联@@的@@理想选择@@。该系列@@天线@@覆盖@@617MHz至@@7125MHz或@@698MHz至@@7125MHz频段@@，可在@@无需固定接地平面的@@情况下提供全球蜂窝覆盖@@，即使对于需要@@600MHz较低频段@@的@@区域也可适用@@，平均效率超过@@@@95%。

图@@6：TE / Laird外置@@5G Phantom天线@@

（图@@源@@：TE Connectivity）

由于@@采用@@直接安装的@@螺纹螺柱设计@@并集成@@N母头连接@@器@@@@，因此@@5G Phantom天线@@可实现@@防篡改安装@@，确保安全性@@。直接同轴连接@@使得该天线@@即使在@@较高频率下也能提供一致的@@性能@@@@，避免了其他安装方法容易造成的@@性能@@损失@@。

5G Phantom天线@@外形紧凑@@，具有@@@@IP67的@@防护等级@@，可提供高达@@8.0 dBi的@@增益@@，且各个辐射方向上的@@性能@@十分均匀一致@@，可有@@效减少信号丢失的@@几率@@。应该说@@，其为了支持@@汽车@@@@5G应用@@，在@@各方面的@@考虑都非常周全@@。

图@@7：5G Phantom天线@@电气特性@@

（图@@源@@：TE Connectivity）

本文小结@@

未来@@汽车@@@@什么样@@？随着汽车@@科技的@@进步@@，这个问题的@@答案已经越来@@越清晰@@。电气化@@、智能化@@、互联@@化的@@汽车@@进化大趋势@@，也对相关的@@大功率传输@@、数据@@通信和@@@@5G互联@@等连接@@技术@@@@提出新的@@挑战@@。

好消息是@@@@，应对这些@@挑战@@，TE等实力技术@@厂商已经给出了前瞻性的@@解决方案@@。它们不仅可以为创新的@@汽车@@应用@@提供可靠@@而@@高性能@@的@@电气连接@@@@，也为我们提供了一条@@“连接@@”未来@@的@@技术@@捷径@@，让更多今天@@的@@创想得以在@@明天实现@@@@。

本文转载自@@@@：贸泽电子@@

最大程度提高对汽车@@以太网@@@@@@应用@@的@@@@ESD保护@@

judy — Thu, 28 Dec 2023 03:14:17 +0000

数十年@@来@@@@，以太网@@@@广泛应用@@于工业和@@计算网@@络@@@@，但如@@今@@@@，越来@@越多地部署到@@汽车@@应用@@@@，取代了控制器局域网@@络@@@@(CAN)等传统网@@络@@@@。汽车@@以太网@@@@@@提供拓扑灵活性@@、高带宽和@@稳定的@@通信@@，能够满足原始设备制造商@@(OEM)从域向区域网@@络@@架构过渡期间的@@车内数据@@通信需求@@。本文首先讨论各种汽车@@以太网@@@@@@标准@@@@@@，然后再考虑它们必须符合@@的@@严格静电保护@@@@(ESD)和@@电磁兼容性@@(EMC)标准@@。最后介绍@@ Nexperia（安世半导体@@）的@@一系列@@@@188足彩外围@@app ，汽车@@ OEM 可利用这些@@@@188足彩外围@@app 确保车辆网@@络@@在@@发生@@ ESD 事件时@@得到@@全面保护@@@@。

汽车@@以太网@@@@@@标准@@@@

2016 年@@，开放技术@@联盟@@@@（One Pair Ethernet Network，OPEN）委员会开发了@@ 100BASE-T1 和@@ 1000BASE-T1 汽车@@以太网@@@@@@（随后由@@ IEEE 标准@@化@@），主要满足汽车@@应用@@与@@电磁干扰@@(EMI)和@@兼容性@@(EMC)相关的@@特定要求@@。2020 年@@开发的@@@@ 10BASE-T1S 可实现@@短距离多点@@网@@络@@拓扑@@，这一@@特性使其非常适合支持@@车辆区域架构@@。目前正在@@开发汽车@@以太网@@@@@@的@@千兆级版本@@(MGBASE-T1)。表@@1列出了每种标准@@的@@规格@@。

表@@1：汽车@@以太网@@@@@@标准@@@@

保护@@汽车@@以太网@@@@@@网@@络@@@@

与@@计算设施中@@部署的@@以太网@@@@版本不同@@，100BASE-T1 和@@ 1000BASE-T1 汽车@@以太网@@@@@@标准@@@@使用单一非屏蔽@@双绞线@@(UTP)连接@@物理层接口@@(PHY)，如@@图@@@@1所示@@。UTP 电缆@@体积更小@@、重量更轻@@、成本更低@@且易于使用@@，这些@@都是@@汽车@@@@ OEM 的@@关键要求@@，但其结构却给@@ EMI 防护带来@@了额外的@@挑战@@。

图@@1：汽车@@以太网@@@@@@使用单一非屏蔽@@双绞线@@

在@@现代汽车@@中@@@@，数百米@@长的@@电缆@@连接@@着多个@@管理各种功能的@@电子控制单元@@(ECU)。电缆@@通常捆绑在@@一起形成线束@@，这就大大增加了出现@@ EMI 相关问题的@@可能性@@。在@@最坏的@@情况下@@，UTP 电缆@@中@@的@@@@ EMI 电压@@振幅可高达@@ 100 V，因此@@以太网@@@@网@@络@@必须足够稳定@@，能够承受这些@@峰值@@。开放技术@@联盟@@@@为汽车@@以太网@@@@@@网@@络@@中@@的@@每个节点指定的@@保护@@@@电路如@@图@@@@@@ 2 所示@@。这包括一个共模扼流圈@@(CMC)，用于过滤可能耦合到@@电缆@@上的@@不必要的@@共模噪声@@@@，同时@@还有@@助于防止@@潜在@@的@@@@ ESD 破坏性影响@@@@。

图@@2：开放技术@@联盟@@@@指定的@@汽车@@以太网@@@@@@保护@@电路@@

ESD 保护@@器件@@的@@关键要求@@是@@在@@低于@@ 100 V 的@@电压@@下不应激活@@，同时@@为@@ 24 V 工作电压@@提供至@@少@@ 15kV 的@@ ESD 保护@@（至@@少耐受@@1000次放电@@）。开放技术@@联盟@@@@还建议@@ OEM 执行一系列@@附加测试@@，虽然这些@@测试对于@@ 100BASE-T1 和@@ 1000BASE-T1 大体相似@@，但它们的@@通过标准@@不同@@。其中@@@@两项测试旨在@@测量@@ ESD 保护@@器件@@对信号完整性@@(SI)的@@影响@@@@，并测量插入损耗@@(IL)、回波损耗@@(RL)和@@共模抑制@@比@@(CMMR)。ESD 放电电流测试可量化@@ ESD 事件期间流入@@ PHY 的@@电流@@，而@@射频钳位@@测试则旨在@@确保节点具有@@@@高@@达@@ 100 V 的@@电磁兼容性@@。

在@@实际的@@汽车@@以太网@@@@@@部署中@@@@，ESD 保护@@的@@位@@置和@@布局至@@关重要@@。如@@图@@@@3中@@的@@场扫描图@@所示@@@@，该位@@置应位@@于连接@@器@@处@@，以确保@@ ESD 脉冲在@@连接@@器@@处直接被钳位@@接地@@，从而@@为包括@@ CMC 和@@ PHY 在@@内的@@所有@@网@@络@@电路提供最大保护@@@@。

图@@3 ESD 事件的@@影响@@@@取决于@@ ESD 电路的@@布局@@

在@@脉冲条件下@@，CMC 可减少对@@ PHY 的@@ ESD 应力@@。当瞬态脉冲击中@@@@ CMC 时@@，它会阻断电流一段时@@间@@，时@@间长短取决于脉冲的@@电压@@电平@@，电压@@越高@@，阻断阶段越短@@。阻断阶段之后是@@饱和@@阶段@@，在@@这个阶段@@，CMC 的@@行为就像电感进入饱和@@状态@@。一旦达到@@饱和@@@@，它就开始传导电流@@，CMC 两端的@@电压@@开始下降@@。ESD 器件的@@封装@@布线应始终保持平直@@，避免出现任何接点或@@弯曲@@，差分信号的@@布线应穿过@@ ESD 器件的@@焊盘@@。出于信号完整性的@@考虑@@，应避免出现接点@@，差分线路的@@阻抗应为@@ 100 Ω。为此@@，必须将线路分开@@。图@@4显示了@@ Nexperia 针对不同封装@@类型推荐的@@布线选项@@。

图@@4：SOT23 和@@ DFN 封装@@ ESD 保护@@器件@@的@@布线选项@@

Nexperia为汽车@@以太网@@@@@@提供全面的@@@@ESD保护@@器件@@系列@@@@

Nexperia（安世半导体@@）为汽车@@以太网@@@@@@网@@络@@提供多种@@ ESD 保护@@器件@@（表@@2）。PESD2ETH 系列@@器件完全符合@@开放技术@@联盟@@@@@@ 100BASE-T1 标准@@，采用@@小型@@ SOT23 表@@面贴装塑料封装@@@@，旨在@@保护@@两条车载网@@络@@总线线路免受@@ ESD 和@@其他瞬态事件的@@损坏@@。PESD2ETH1G 器件符合@@开放技术@@联盟@@@@@@ IEEE 100BASE-T1 和@@ 1000BASE-T1 标准@@，采用@@小型@@ DFN1006BD-2 (SOD882BD)表@@面贴装塑料封装@@@@。

表@@2：来@@自@@@@ Nexperia 的@@ 100BASE-T1 和@@ 1000BASE-T1 ESD 保护@@器件@@

Nexperia 还提供表@@@@3所示@@的@@符合@@开放技术@@联盟@@@@@@ 10BASE-T1S 标准@@的@@高稳健性器件@@。它们的@@触发电压@@@@(Vt)超过@@ 100 V，器件电容较低@@(< 0.5 pF)，因此@@数据@@传输流畅@@，信号完整性出色@@。对于双线封装@@@@，它们的@@电容匹配规范为@@ 2%（最大值@@）。

表@@3：来@@ 自@@Nexperia 的@@ 10BASE-T1S ESD 保护@@器件@@

结论@@

本文讨论了汽车@@以太网@@@@@@网@@络@@的@@保护@@@@要求@@，并介绍了有@@助于提高@@ ESD 和@@ EMI 稳定性的@@电路板布局选项@@。无论是@@实施@@ 100BASE-T、1000BASE-T 还是@@@@ 10BASE-T1S，汽车@@ OEM 都可以依靠@@ Nexperia 为其车载网@@络@@提供所需规格和@@外形尺寸的@@保护@@@@器件@@@@。

关于作者@@@@：Andreas Hardock

Andreas Hardock 拥有@@汉堡技术@@大学的@@博士学位@@@@，专攻信号完整性领域@@。自@@ 2015 年@@以来@@@@，Andreas 一直在@@@@ BHTC 和@@ Continental 负责汽车@@行业的@@工作@@，主要侧重@@ ESD 和@@ EMC 主题@@。2020 年@@，他加入@@ Nexperia，专注于汽车@@高速应用@@中@@的@@@@ ESD .

本文转载自@@@@：安世半导体@@

打造可靠稳健汽车@@以太网@@@@@@@@，我们应该怎么做@@？

judy — Wed, 25 Oct 2023 06:51:30 +0000

作者@@：Mark Patrick，来@@源@@：贸泽电子@@

随着现代汽车@@的@@网@@联化日益普及@@，对电子系统的@@依赖程度越来@@越高@@，汽车@@以太网@@@@@@在@@车企@@平台上的@@采用@@率也在@@稳步上升@@。如@@今@@，以太网@@@@已成为车载信息互联@@中@@至@@关重要的@@网@@络@@协议之一@@，支持@@诊断@@、信息娱乐@@、导航和@@通信等广泛的@@功能@@。

事实上@@，由于@@具有@@@@高@@数据@@传输速率@@、可扩展性和@@低延迟等技术@@特性@@，汽车@@以太网@@@@@@很有@@可能在@@下一代汽车@@中@@站稳脚跟@@。不过@@，技术@@永远不会停滞不前@@，工程师们一直在@@@@寻找新的@@方案@@，推动以太网@@@@的@@发展@@@@，以确保@@其能够适应未来@@所需@@。

在@@本文中@@@@，我们将介绍汽车@@以太网@@@@@@的@@兴起和@@演变@@，并分析其新近发展出的@@变体之一@@——10BASE-T1S——在@@新兴汽车@@区域架构中@@的@@功能和@@优势@@。接下来@@@@，本文将讨论典型的@@@@10BASE-T1S汽车@@网@@络@@的@@布局@@，以及@@如@@何使用@@TDK的@@共模扼流圈和@@压敏电阻@@为其提供所需的@@稳健而@@可靠的@@保护@@@@@@。

以太网@@@@在@@汽车@@中@@的@@应用@@@@

随着汽车@@中@@电子控制单元@@（ECU）数量的@@增长和@@速度的@@提升@@，汽车@@行业意识到@@@@，以前为其提供支持@@的@@传统车载网@@络@@@@（例如@@@@CAN）所提供的@@带宽@@，已经无法满足新的@@需求@@。在@@2000年@@代中@@期@@，汽车@@制造商开始探索将可信以太网@@@@协议作为数据@@连接@@选项@@。

2016年@@，IEEE在@@其@@IEE802.3bw文档中@@发布了第一个汽车@@以太网@@@@@@标准@@@@@@@@100BASE-T1。与@@IEEE合作的@@是@@@@OPEN联盟@@（One-Pair EtherNet Alliance），这是@@一个非营利性的@@开放行业联盟@@@@，主要由汽车@@行业厂商和@@技术@@提供商组成@@，旨在@@通过联盟@@成员的@@合作@@，推动在@@汽车@@网@@络@@应用@@中@@大规模采用@@基于@@以太网@@@@的@@网@@络@@@@，并制定新的@@标准@@和@@测试规范@@@@。

虽然传统以太网@@@@@@（10/100 BASE-T）与@@其面向汽车@@行业的@@@@“亲缘@@”标准@@版本之间存在@@相似之处@@，但也有@@一些明显的@@差异@@。两种版本都使用@@UTP电缆@@，即将两根铜线绞合在@@一起@@，以减少电磁辐射@@，避免与@@其他电缆@@和@@组件之间的@@串扰@@，同时@@也可以减轻来@@自@@@@其他干扰源的@@影响@@@@@@。

但是@@@@，传统以太网@@@@使用两对电缆@@@@：一对在@@一个方向上传输发射信号@@，而@@另一对则在@@相反方向上传输接收信号@@。相较而@@言@@，汽车@@以太网@@@@@@仅使用一对电缆@@@@（称为单对以太网@@@@@@或@@@@SPE）进行发送和@@接收@@，这意味着更少的@@电缆@@使用@@、成本更低@@。而@@且@@单对也意味着@@“平衡@@”，因为其在@@每根导线上传输幅度相等但极性相反的@@信号@@。传统以太网@@@@的@@电缆@@长度可达@@100米@@，而@@汽车@@以太网@@@@@@的@@长度仅能达到@@@@15米@@，该距离更契合车辆的@@大小和@@规模的@@要求@@。

这两个版本以太网@@@@标准@@的@@另一个关键的@@区别在@@于@@，适用于计算的@@@@RJ45连接@@器@@对于汽车@@应用@@来@@说太大了@@，因此@@需要更换@@。但是@@@@，人们就标准@@连接@@器@@类型尚未达成一致@@。传统标准@@使用多级传输@@（MLT-3）编码@@，该编码@@通过三个电压@@电平周期将比特数据@@编码@@到@@电缆@@上@@。

相比之下@@，汽车@@以太网@@@@@@采用@@的@@脉冲幅度调制@@（PAM）是@@对具有@@@@不同幅度的@@电压@@的@@比特数据@@进行编码@@@@，因此@@可以在@@每次通信中@@发送更多位@@的@@数据@@@@@@。将此方案与@@其他编码@@技术@@相结合可降低传输频率@@，有@@助于减少电磁干扰@@（EMI）和@@串扰@@。100Mb/s IEEE802.3bw版本的@@以太网@@@@标准@@已广泛应用@@于交换式点对点汽车@@应用@@@@，如@@图@@@@1所示@@。

图@@1：汽车@@以太网@@@@@@通常以交换网@@络@@的@@形式实现@@@@（图@@源@@：TDK）

10BASE-T1S的@@诞生@@

以太网@@@@开始时@@是@@为多点@@网@@络@@设计@@的@@@@，采用@@CSMA/CD（带有@@冲突检测的@@载波侦听多路存取@@）协议传输数据@@@@。虽然这种@@“尽力而@@为@@”的@@数据@@@@传输技术@@满足了通用计算的@@网@@络@@要求@@，但其由数据@@包冲突引起的@@@@非确定性@@——即无法保证在@@指定的@@时@@间间隔内传输数据@@@@——意味着多点@@以太网@@@@网@@络@@不适用于安全敏感型的@@实时@@应用@@@@。

随着高级驾驶辅助系统@@（ADAS）等更多安全功能被添加到@@新的@@车型中@@@@，这一@@“短板@@”对汽车@@行业来@@说成为了关键问题@@，汽车@@行业也在@@寻找向新型区域架构过渡的@@方法@@。区域体系结构中@@的@@连接@@基于@@物理位@@置@@，而@@不是@@基于@@域的@@体系结构中@@所支持@@的@@功能@@。这样做的@@好处是@@能够减少@@ECU的@@数量@@，从而@@减小线束的@@尺寸@@。此外@@，它还消除了硬件和@@软件之间的@@相互依赖@@，从而@@实现@@面向服务的@@体系结构@@（SOA）。

10BASE-T1S就是@@为了满足汽车@@@@（和@@工业@@）领域对可靠和@@确定性高速数据@@通信的@@要求而@@开发的@@@@。它作为时@@间敏感网@@络@@@@（TSN）系列@@标准@@@@IEEE 802.3cg的@@一部分@@。10BASE-T1S与@@其他汽车@@以太网@@@@@@技术@@不同@@，因为它支持@@多点@@拓扑@@，其中@@@@所有@@节点都使用相同的@@非屏蔽@@双绞线电缆@@连接@@@@。

由于@@总线的@@部署只需要在@@每个节点上有@@一个以太网@@@@接口@@（PHY），而@@无需像其他形式的@@汽车@@以太网@@@@@@那样采用@@交换机或@@星形拓扑@@，因此@@成本更低@@@@。该标准@@规定至@@少支持@@八个节点@@，且可以支持@@长达@@25米@@的@@总线长度@@。

10BASE-T1S的@@另一个新功能是@@@@PLCA（物理层防冲突@@），可防止共享网@@络@@介质上的@@冲突@@。该功能可确保确定性的@@延迟@@，这具体取决于网@@络@@节点@@的@@数量@@和@@传输的@@数据@@@@量@@。每个节点都可以进行数据@@发送@@。如@@果没有@@要发送的@@数据@@@@@@，它会将传送机会传递给下一个节点@@，从而@@更有@@效地利用可用带宽@@。

10BASE-T1S网@@络@@是@@交流耦合的@@@@，这意味着其也支持@@供电@@。这样就可以进一步简化布线并减小连接@@器@@尺寸@@，提高整体网@@络@@可靠性@@。PoDL（数据@@线供电@@）功能已经可用于点对点应用@@@@，IEEE目前正在@@努力将此功能扩展至@@多点@@拓扑并实现@@标准@@化@@@@。表@@1显示了@@10BASE-T1S的@@物理层特性@@。

表@@1：10BASE-T1S的@@物理层特性@@（资料来@@源@@@@：TDK）

10BASE-T1S网@@络@@保护@@的@@挑战与@@对策@@

虽然以太网@@@@提供了出色的@@链路鲁棒性@@，但在@@汽车@@等电气噪声复杂的@@环境中@@部署以太网@@@@@@，会面临着前所未有@@的@@挑战@@。用于驱动电动汽车@@@@（EV）的@@电机是@@辐射或@@传导@@ EMI 噪声的@@来@@源@@@@。EMI和@@电气瞬变形成的@@噪声源@@，会对高速数据@@传输产生干扰@@。虽然双绞线@@SPE电缆@@能够减少共模噪声@@的@@影响@@@@@@，但还是@@@@不可避免地会产生一些感应噪声@@。

传导噪声和@@辐射噪声有@@不同的@@类型@@：

共模噪声@@

共模噪声@@表@@现为叠加在@@差分输入和@@输出端子以及@@正负电源电压@@轨上的@@信号@@。为了降低共模噪声@@@@，同时@@保持所需差分信号的@@不间断传输@@，开发者经常会采用@@共模扼流圈@@（CMC）——它是@@由围绕铁氧体磁芯的@@两个绕组组成的@@磁性@@188足彩外围@@app 。

差模噪声性@@

差模噪声信号以相反方向流动@@，可以使用由电感@@、电容或@@差模扼流圈组成的@@滤波器进行抑制@@@@。

静电放电@@（ESD）

静电放电@@（ESD）会导致瞬态电压@@尖峰@@（较大的@@@@dV/dt），从而@@在@@电缆@@上引发具有@@@@破坏性的@@高电压@@@@，损坏半导体和@@其他元器件@@。压敏电阻或@@瞬态电压@@抑制@@器@@（TVS）有@@助于防止@@ESD的@@潜在@@有@@害影响@@@@。

图@@2说明了如@@何利用@@CMC和@@压敏电阻@@的@@组合来@@保护@@网@@联汽车@@中@@包含多个@@@@ECU的@@典型多点@@@@10BASE-T1S网@@络@@。

图@@2：在@@多点@@架构中@@保护@@@@10BASE-T1S网@@络@@节点@@（图@@源@@：TDK）

实现@@SPE保护@@

由于@@10BASE-T1S采用@@多点@@连接@@@@，许多@@ECU连接@@在@@一条总线上@@，因此@@由于@@线束的@@长度不可避免地会发生信号反射@@。而@@且@@，多个@@ECU引入的@@额外电容会导致数据@@信号振铃@@。此外@@，由于@@差分通信线路中@@使用的@@电子@@188足彩外围@@app 的@@性质@@，传导模式有@@时@@可以从差模转换为共模@@，反之亦然@@，这称为模式转换@@。

模式转换导致差分信号转换为噪声或@@噪声转换为差分信号@@，从而@@导致@@ECU的@@抗噪性变差@@，由此可能导致其发生故障或@@产生更多噪声@@。

这些@@问题是@@由于@@差分通信线路中@@的@@不对称@@（电感和@@电容的@@差异@@）引起的@@@@。对于汽车@@以太网@@@@@@@@，模式转换特性@@（Sdc11、Ssd21、Ssd12）、回波损耗@@（Sdd11）和@@插入损耗@@（Sdd21）通常用于@@188足彩外围@@app 选择和@@@@ECU设计@@。IEEE802.3cg中@@（Sdd11，Sdc11）已经为这些@@@@S（散射@@）参数@@建立了标准@@线@@。因此@@，单个和@@组合组件的@@@@S参数@@是@@设计@@@@ECU时@@必不可少的@@指标@@。

TDK的@@ACT1210E系列@@共模扼流圈@@/滤波器是@@用于汽车@@以太网@@@@@@@@10BASE-T1S的@@产品@@。这些@@器件采用@@@@TDK专有@@的@@绕线结构和@@材料@@，可实现@@出色的@@@@S参数@@值@@（图@@3）。

图@@3：ACT1210E系列@@CMC/滤波器的@@@@Sdd11和@@Sdc11性能@@（图@@源@@：TDK）

由于@@绕组线和@@金属化端子之间采用@@激光焊接@@，使得这些@@产品在@@@@-40°C至@@+125°C的@@工作温度范围内具有@@@@很高的@@抗热冲击特性及出色的@@可靠性@@。表@@2总结了@@TDK推荐的@@用于汽车@@网@@络@@的@@@@ACT系列@@CMC的@@主要特性@@。这些@@CMC符合@@10BASE-T1S EMC测试规范@@，其出色的@@匝间杂散电容和@@模式转换特性@@使其成为@@10BASE-T1S安装的@@理想选择@@。

表@@2：可降低汽车@@网@@络@@中@@共模和@@差模噪声的@@@@CMC（资料来@@源@@@@：TDK）

ACT1210E

以太网@@@@10BASE-T1S共模滤波器@@

TDK ACT1210E共模滤波器@@设计@@用于汽车@@以太网@@@@@@@@10BASE-T1S的@@保护@@@@，其采用@@@@3.2mm x 2.5mm x 2.5mm封装@@，符合@@AEC-Q200 Rev. D标准@@。由于@@使用了@@TDK专有@@的@@绕线结构和@@高品质材料@@，可实现@@高散射@@参数@@@@（S参数@@）和@@高至@@@@10pF的@@线对线电容@@。ACT1210E的@@工作温度范围为@@-40℃至@@+125℃，通过将绕组线激光焊接到@@金属化端子@@，可实现@@高耐热性和@@出色的@@可靠性@@。

图@@4：ACT1210E共模滤波器@@结构@@（图@@源@@：TDK）

同样@@，设计@@中@@对于@@ESD抑制@@188足彩外围@@app 也有@@严格的@@要求@@，包括与@@标准@@@@ESD188足彩外围@@app 相比更低的@@电容和@@更窄的@@容差要求@@。

TDK AVRH10C101KT1R2YE8和@@AVRH10C221KT1R5YA8贴片压敏电阻是@@@@AVR-H 压敏电阻系列@@@@的@@成员@@，具有@@@@高@@ESD保护@@性能@@@@，电容仅能达到@@@@1.5pF（典型值@@），容差仅有@@@@±0.13pF（表@@3）。此外@@，AVR-H压敏电阻具有@@@@@@增强的@@鲁棒性@@，工作温度高达@@150℃，且性能@@不会降低@@。这些@@压敏电阻为@@ECU网@@络@@设计@@提供了高@@ESD抗扰度@@，同时@@对通信质量和@@模式转换特性@@的@@影响@@@@极小@@。它们还符合@@@@AEC-Q200汽车@@可靠性标准@@@@，这使其很适合作为@@10BASE-T1S汽车@@以太网@@@@@@应用@@中@@的@@@@ESD保护@@组件@@。

表@@3：推荐使用压敏电阻@@/TVS保护@@10BASE-T1S网@@络@@免受@@ESD影响@@（资料来@@源@@@@：TDK）

AVR-H

压敏电阻系列@@@@

TDK的@@AVR-H压敏电阻符合@@@@AEC-Q200标准@@，这些@@器件采用@@@@IEC 1005 (EIA 0402) 封装@@，尺寸紧凑@@，仅为@@1.0mm x 0.5mm x 0.5mm，在@@与@@现有@@@@188足彩外围@@app 性能@@相当的@@情况下@@，其尺寸减小了@@75%。这些@@小尺寸@@、高可靠性片式压敏电阻的@@工作电压@@可达@@19V至@@70V，电容范围为@@4.7pF至@@50pF。AVR-H压敏电阻具有@@@@@@-55℃至@@150℃的@@宽工作温度范围@@，可承受@@25kV接触放电@@，符合@@IEC 61000-4-2标准@@要求@@，是@@10BASE-T1S汽车@@以太网@@@@@@，以及@@LIN、CAN、CAN-FD、FlexRay等传统车载网@@络@@保护@@的@@理想选择@@。

图@@5：AVR-H压敏电阻在@@@@SPE保护@@中@@的@@应用@@@@（图@@源@@：TDK）

打造可靠而@@稳健的@@车载网@@络@@@@

总之@@，在@@支持@@下一代车辆区域架构部署方面@@，多点@@10BASE-T1S技术@@将发挥核心作用@@。当然@@，在@@不影响@@带宽和@@延迟等因素的@@前提下@@，确保网@@络@@可靠性和@@稳健性仍然是@@工程师设计@@时@@的@@首要考虑因素@@。高质量的@@噪声滤波和@@@@ESD保护@@解决方案@@，是@@实现@@这一@@目标的@@必要条件@@。

TDK提供符合@@汽车@@标准@@的@@@@CMC和@@压敏电阻@@/TVS，以保护@@@@10BASE-T1S网@@络@@，以及@@其他形式的@@汽车@@以太网@@@@@@@@（例如@@@@100BASE-T1）和@@其他传统汽车@@网@@络@@@@。如@@需了解相关产品和@@解决方案的@@更多技术@@信息@@，请访问贸泽电子@@官网@@中@@的@@专题页@@。