實(shí)現(xiàn)ECU節(jié)省空間特點(diǎn)，兼顧小型化與高特性

汽車(chē)內(nèi)部處在一個(gè)十分嚴(yán)酷的噪音環(huán)境中，而共模濾波器則在其中被用作車(chē)載LAN的EMC對(duì)策。

圖1 代表性的車(chē)載LAN結(jié)構(gòu)

為防止電子設(shè)備出現(xiàn)故障的EMC對(duì)策元件

ECU可大致分為車(chē)身系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、多媒體及信息通信系統(tǒng)，從傳感器及執(zhí)行元件等得到的信息通過(guò)網(wǎng)關(guān)，并使用這些ECU進(jìn)行共享，從而維持安全、舒適、節(jié)能的行駛。初期的汽車(chē)電子控制是1對(duì)1連接的個(gè)別控制，因此隨著高功能化的發(fā)展，連接的線(xiàn)束增加，從而對(duì)輕量化形成了阻礙。而解決了這個(gè)問(wèn)題的便是以CAN為代表的車(chē)載LAN。通過(guò)實(shí)現(xiàn)電子設(shè)備間連接的網(wǎng)絡(luò)化，滿(mǎn)足高功能化的同時(shí)，削減線(xiàn)束量成為了可能。

圖2 電磁干擾問(wèn)題與電磁抗擾性問(wèn)題

EMC對(duì)策同時(shí)滿(mǎn)足了EMI(發(fā)生噪音對(duì)策)與EMS(侵入噪音對(duì)策)。

汽車(chē)是各類(lèi)噪音的發(fā)生源，例如火花塞會(huì)產(chǎn)生輻射噪音，電動(dòng)機(jī)及交流發(fā)電機(jī)會(huì)產(chǎn)生電涌噪音等。為防止電子設(shè)備錯(cuò)誤工作，需要抑制輻射噪音的EMI對(duì)策（電磁干擾對(duì)策）以及提高侵入噪音耐性的EMS對(duì)策（電磁抗擾性對(duì)策）。而EMC對(duì)策便考慮了同時(shí)兼顧兩者。

連接ECU的電纜會(huì)起到輻射噪音或拾取噪音的天線(xiàn)的作用。汽車(chē)用EMC對(duì)策元件種類(lèi)繁多，采用了差動(dòng)傳輸方式的CAN(高速)及FlexRay車(chē)載LAN中，防止此類(lèi)噪音導(dǎo)致電子設(shè)備錯(cuò)誤工作的最為實(shí)際有效的對(duì)策是就在車(chē)載LAN的各節(jié)點(diǎn)中安裝共模濾波器。

TDK的車(chē)載LAN用共模濾波器擁有在環(huán)形磁芯上進(jìn)行繞線(xiàn)的類(lèi)型以及在鼓形磁芯上進(jìn)行繞線(xiàn)后安裝板形磁芯的類(lèi)型。相比環(huán)形磁芯，鼓形磁芯雖擁有小型的特點(diǎn)，但隨著汽車(chē)電子控制的高功能化，1個(gè)基板上將搭載多個(gè)共模濾波器，因此需要更為小型化的產(chǎn)品。而ACT1210系列便是為了滿(mǎn)足這樣的市場(chǎng)需求而開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品。

通過(guò)獨(dú)特的結(jié)構(gòu)與新鐵氧體材料實(shí)現(xiàn)小型化

TDK的新產(chǎn)品ACT1210系列相比4532形狀(4.5×3.2mm)的以往產(chǎn)品ACT45B系列削減了約44%的封裝面積以及約50%的容積，是一款3225形狀(3.2×2.5mm)的共模濾波器。但如果單純地追求形狀的小型化則會(huì)使共模濾波器的特性降低。因此，TDK為了兼顧小型化與高特性，無(wú)論是結(jié)構(gòu)方面還是材料方面均投入了全新的技術(shù)(圖3)。

圖3小型化的同時(shí)實(shí)現(xiàn)低磁阻化的TDK解決方案

首先，為了實(shí)現(xiàn)低磁阻化，采用了與以往產(chǎn)品不同的獨(dú)特結(jié)構(gòu)。磁阻與電路中的電阻相對(duì)應(yīng)，表示在磁路中磁通通過(guò)的困難程度。磁阻與線(xiàn)圈卷數(shù)的平方成正比，與電感成反比。也就是說(shuō)，電感越大，則磁阻越低。但鼓形磁芯型的共模濾波器中，若只是普通的小型化，則鼓形磁芯與板形磁芯的接觸面積將會(huì)變得狹窄，從而導(dǎo)致電感降低，造成磁阻變高。

因此，TDK為了增大鼓形磁芯與板形磁芯之間的接觸面積，將注意點(diǎn)放在了連接接合部的位置上。連接接合部在以往產(chǎn)品中位于板形磁芯與鼓形磁芯之間，但若將其移動(dòng)到鼓形磁芯下部，則能擴(kuò)大接觸面積，從而可兼顧小型化與低磁阻化。同時(shí)，磁阻與鐵氧體的磁芯材料導(dǎo)磁率成反比。也就是說(shuō)，導(dǎo)磁率越高，磁阻就越低。TDK通過(guò)先進(jìn)的材料技術(shù)，開(kāi)發(fā)了提高導(dǎo)磁率的新鐵氧體材料，在斟酌結(jié)構(gòu)方面的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了低磁阻化。

總結(jié)

ACT1210系列的輻射噪音試驗(yàn)(CISPR25 Class5)數(shù)據(jù)如圖4所示。通過(guò)安裝ACT系列，輻射噪音被抑制在了限值(QP)以下。圖5是在與車(chē)載電子設(shè)備連接的線(xiàn)束上產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁噪音時(shí)，對(duì)其耐性進(jìn)行評(píng)估的BCI試驗(yàn)數(shù)據(jù)。在這個(gè)試驗(yàn)中也顯示了十分穩(wěn)定的特性。

圖4ACT1210系列的輻射噪音(電磁干擾)試驗(yàn)

圖5BCI試驗(yàn)(電磁抗擾性)中ACT12110系列的效果

隨著遠(yuǎn)程信息處理的發(fā)展，今后使用了無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的車(chē)載連接將得到進(jìn)一步的擴(kuò)大，EMC對(duì)策將變得愈發(fā)重要。同時(shí)，在嚴(yán)酷條件下使用的車(chē)載電子元件則要求比普通電子設(shè)備擁有更為優(yōu)異的耐振動(dòng)性、耐沖擊性及耐熱性等。TDK的車(chē)載LAN用共模濾波器ACT1210系列通過(guò)引進(jìn)了先進(jìn)的自動(dòng)繞線(xiàn)系統(tǒng)，兼顧了高穩(wěn)定性與高可靠性的特點(diǎn)。

主要特點(diǎn)、用途、規(guī)格、電氣特性

主要特點(diǎn)

通過(guò)采用獨(dú)特的磁芯結(jié)構(gòu)與新開(kāi)發(fā)的鐵氧體材料，以及高精度自動(dòng)繞線(xiàn)系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)了小型化與低磁阻化(高共模電感化)

以寬使用溫度范圍(-55～+150°C)應(yīng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)艙的嚴(yán)酷環(huán)境

通過(guò)采用了高耐熱線(xiàn)束，擁有優(yōu)異耐熱性及高精度的自動(dòng)繞線(xiàn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高穩(wěn)定性與高可靠性

主要用途

CAN、FlexRay等車(chē)載LAN系統(tǒng)用共模濾波器

主要電氣特性