作者：Pete Bartolik

投稿人：DigiKey 北美編輯

在高速公路上行駛的新型中高端車很可能使用了同軸供電電纜 (PoC) 組件，用于傳輸高帶寬電子系統(tǒng)所需的電源和數(shù)據(jù)，并減小布線復雜性和整體重量。隨著信息娛樂和駕駛輔助應用在市場上的普及，即使是成本較低的汽車也開始采用 PoC 技術。

現(xiàn)在，美國市場上所有的車輛，無論價格高低，都必須配備倒車影像和自動緊急制動系統(tǒng)。PoC 布線提供了一種更簡單、更具性價比的方法，通過一根電纜同時傳輸電力和數(shù)據(jù)（圖 1）。通過減輕重量，該技術有助于提高汽油車的燃油效率和電動汽車 (EV) 的續(xù)航里程。簡化電纜組件還有助于減少安裝和維護所需的時間和人力，節(jié)省材料成本，并在制造商的產品線中推廣。

圖 1：典型的 PoC 傳輸系統(tǒng)。（圖片來源：TDK Corporation）

然而，在單根同軸電纜中結合信號和電源本身就會產生噪聲，因此汽車 PoC 應用需要高阻抗濾波電感器來確保復雜電子系統(tǒng)的運行可靠性。適當?shù)淖杩蛊ヅ鋵Ρ苊怆妷合陆?、功率損耗和數(shù)據(jù)損壞至關重要，這些情況都可能對車輛行駛產生不利影響。

多層電感器能夠確保純凈地傳輸信號，實現(xiàn)無噪聲，因此越來越不可或缺。這種電感器具有高電感和高阻抗以及非常緊湊的外形，可滿足汽車制造商增加車載電子設備以節(jié)省空間的需求。

PoC 如何滿足汽車應用需求

PoC 簡化了通過單根電纜傳輸電力和數(shù)據(jù)的過程，以更少的組件節(jié)省材料成本，并減少了潛在故障點。

該技術更易于擴展，以支持更多的功能，這一點至關重要，因為裝配商正在爭先恐后地為信息娛樂系統(tǒng)和安全系統(tǒng)增加更多的傳感器和其他電子設備，包括越來越復雜的高級駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)。高端車正在超越強制要求，以采用高級功能，如二級自動駕駛、360 度攝像頭視角以及自動平行和垂直泊車。

這就要求具有處理高速數(shù)據(jù)傳輸、高分辨率視頻和實時通信能力。PoC 的高帶寬、高頻率能力對于高級車輛系統(tǒng)的實施至關重要，這些系統(tǒng)越來越依賴多傳感器融合、5G 連接、集中式計算架構和邊緣計算能力。PoC 可支持汽車行業(yè)標準，如 FPD-Link III（每鏈路最高 4 Gbps）和汽車以太網(wǎng)傳輸（最高 10 Gbps）。

汽車應用在設計時必須符合各項嚴格的標準。當涉及到來自常見汽車中的高頻源，如點火系統(tǒng)和電機的電磁干擾 (EMI)時更應如此。EMI 噪聲可能會干擾基本的安全和信息娛樂系統(tǒng)，而這些系統(tǒng)有助于駕駛者避免倒車碰撞，保持在車道內行駛，并在前方出現(xiàn)車輛、行人或其他障礙物擋路時減速或停車。

屏蔽式同軸電纜可在一定程度上防止電磁干擾，但由于 PoC 同時傳輸電源和數(shù)據(jù)信號，因此在應用中需要使用濾波器來防止串擾和潛在的系統(tǒng)不穩(wěn)定性。信號線一側的電容器用于阻止來自直流電源的電流，電源線上的濾波電感器可防止寬帶信號干擾。

電源線上的濾波電感器在允許直流電流通過的同時阻斷干擾信號，從而抑制噪聲并確保信號完整性。此外，表面貼裝式片狀磁珠還能抑制 EMI、減少串擾并提供局部濾波。

片狀磁珠和濾波電感器一起工作，以確保通過單根同軸電纜無縫地傳輸電源和高頻數(shù)據(jù)信號。每個組件都在管理噪聲和保持信號完整性方面發(fā)揮著互補作用。這對于確保純凈的電力傳輸和穩(wěn)定的數(shù)據(jù)通信極其重要，而對于 PoC 汽車應用的可靠性和效率來說則是必備條件。

電感器在 PoC 系統(tǒng)中的作用

標準的線圈型電感器可用于阻斷電源線上的高頻數(shù)據(jù)信號，同時允許直流通過，但這種電感器可能體型較大，而且在 PoC 應用所需的高頻范圍內性能較差。典型的 PoC 濾波器由四個電感器和片狀磁珠組成，占用了印刷電路板 (PCB) 上的寶貴空間。

多層電感器的外形高度緊湊，更適合汽車應用中空間有限的需求。多層電感器通過堆疊導電和絕緣材料層形成緊湊的整體結構，因此非常適合用于汽車系統(tǒng)。

在選擇最佳多層電感器時，產品設計者必須在性能、尺寸和可靠性之間進行取舍，以確保高效的功率傳輸和數(shù)據(jù)完整性。PoC 系統(tǒng)中的高頻數(shù)據(jù)信號需要電感器在較寬的頻率范圍內始終保持高阻抗（通常為 MHz 至 GHz），以有效抑制噪聲。低直流電阻 (DCR) 對于減少功率損耗也至關重要，尤其是在電動汽車等應用中。

設計者應考慮噪聲環(huán)境，并決定將多層電感器與片狀磁珠配對使用，以增強 EMI 抑制能力。一個多層電感器和兩個片狀磁珠可以取代上述四電感器組合，從而大大減少所需的 PCB 面積。

用于 PoC 應用的多層電感器專為滿足嚴格的汽車標準而設計（如 AEC-Q200），具有出色的高頻 EMI 抑制能力。這些產品采用先進的生產工藝，可根據(jù)大批量汽車制造的需要進行擴展。

TDK 的 MLJ-G 系列電感器

[TDK Corporation]提供各種用于濾波電路的電感器，以滿足汽車 PoC 應用的嚴格要求。 [MLJ-G 系列]包括兩個產品組，均具有高阻抗功能，適用于 ADAS 中使用的交流元件，并提供滿足不同應用的選項。這些電感器按照汽車級規(guī)格制造，堅固耐用，能夠承受車輛行駛期間常見的沖擊，且使用壽命長。

較新的 [MLJ1005-G] 系列電感器，如 [MLJ1005WGHR27PTD25]（圖 2）的尺寸為 1.0 mm × 0.5 mm × 0.5 mm。這些電感器支持高達 480 mA 的電流，能在高頻率下實現(xiàn)高阻抗，同時將降額情況降到最低，從而能夠適應汽車 PoC 實施過程數(shù)據(jù)傳輸速度的提高，例如使用 SerDes 傳輸技術的攝像頭系統(tǒng)。

圖 2：TDK MLJ-1005-G 系列電感器。(圖片來源：TDK Corporation）

MLJ1608-G 系列電感器的尺寸稍大，為 1.6 mm × 0.8 mm × 0.8 mm，在尺寸和性能之間取得了平衡。例如，[MLJ1608WGCR56NTD25] 可支持高達 500 mA 的電流，與傳統(tǒng)的多層電感器相比，其在通電過程中的阻抗變化更小。

MLJ1608-G 系列的最大阻抗為 2,500 Ω，在 300 MHz 至 2 GHz 的頻率范圍內可保持 1,000 Ω 以上的水平，從而能有效過濾高頻噪聲。該系列能在機械振動和 -55°C 至 +125°C 的溫度范圍內可靠運行，符合汽車行業(yè)標準。

MLJ-G 產品線采用低損耗鐵氧體材料，可吸收和分散 EMI，以確保將能量耗散降至最低，這對于在汽車的高頻環(huán)境中保持信號完整性至關重要。由于直流電阻小，這些器件能最大限度地減少能量損耗，即使在緊湊型高性能汽車設計中也能確保高效的功率傳輸。

片狀磁珠與電感器配對使用

設計人員可以通過選擇與 MLJ-G 系列電感器相輔相成的降噪型片狀磁珠來增強汽車 PoC 應用。

TDK 的 [MMZ 系列]片狀磁珠用于信號和電源電路。該系列在較寬的頻率范圍內具有高阻抗，因此適于抑制高頻噪聲。[MPZ 系列]針對汽車電源線應用進行了優(yōu)化，具有低直流電阻和大電流處理能力，可在 PoC 電路中保持電源的完整性。

結語

TDK 的 MLJ-G 系列電感器以及 MMZ 和 MPZ 系列片狀磁珠專為滿足汽車 PoC 應用的嚴格要求而設計，能在制造商不斷增加依賴高頻信號和高帶寬的安全和信息娛樂應用的同時，確保運行可靠和信號完整。

審核編輯 黃宇