共模扼流圈与can-bus的电磁兼容性

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一， 共模扼流圈与电磁兼容性
1，电磁兼容性（EMC）
自从电子系统降噪技术在70年代中期出现以来，主要由于美国联邦通讯委员会在1990年和欧盟在1992提出了对商业数码产品的有关规章，这些规章要求各个公司确保它们的产品符合严格的磁化系数和发射准则。符合这些规章的产品称为具有电磁兼容性EMC(Electro Magnetic Compatibility)。
电磁兼容性包括两方面：EMI(电磁干扰)，EMS(电磁耐受)两方面。其中EMI包括：CE（传导干扰），RE（辐射干扰），PT(干扰功率测试)等等；EMS包括：ESD(静电放电），RS（辐射耐受），EFT/B(快速脉冲耐受)，surge（雷击），CS（传导耐受）等等。所以系统的电磁兼容性符合标准就是指这个系统的电磁干扰小，不会干扰到其他系统的正常工作；同时这个系统的抗电磁干扰能力强，不会因为外界的电磁干扰而无法正常工作。
2，共模扼流圈（CMC）
共模扼流圈 (Common Mode Choke)，也叫共模电感，常用于过滤共模的电磁干扰，抑制高速信号线产生的电磁波向外辐射发射，提高系统的EMC。它实质上是一个双向滤波器：一方面要滤除信号线上共模电磁干扰，另一方面又要抑制本身不向外发出电磁干扰，避免影响同一电磁环境下其他电子设备的正常工作。
共模电感采用铁氧体磁心，双线并绕，有着高共模噪音抑制和低差模噪声信号抑制能力，在高速信号中难以变形，体积小、使用方便，具有平衡度佳、使用方便、高品质等优点。广泛使用在抑制电子设备EMI噪音方面。

一， 总线系统与共模扼流圈
    近年来，汽车内的电子设备比例在显著增长。这一趋势的发展使更多功能加入进来，用以提高汽车的安全性、效率、可靠性和便利性，并降低排放。与此相对应的便是针对总线系统提出的日益增加的要求：确保在最多样化的控制单元之间实施可靠通信。
当代机动车辆控制功能的复杂性在于三点：更快的数据速率、确定时延性能以及故障容错功能。以成本考量为主的功能或多媒体功能由LIN(局域互连网)或MOST(媒体导向系统传输)总线进行连接，而CAN或FlexRay总线系统则用于对安全至关重要的功能，比如引擎控制、ABS系统以及气囊等。所以CAN总线系统和FlexRay总线系统对系统的安全性有着很高的要求，必须满足最高的电磁兼容性规格。CAN和FlexRay采用双绞线，具确定时延性，可实现快速数据速率(CAN总线：1 Mbit/s；FlexRay总线：10 Mbit/s)。这两种总线系统的物理层和数据传送协议均已经过优化，可确保高度可靠性。不过，鉴于现代车辆逐渐增加的复杂性，单独凭借上述措施并不能彻底防止电磁兼容性问题导致的故障。
所以在系统中加入共模扼流圈是必不可少的。共模扼流圈几乎存在于所有现代中高档汽车中。没有数据线扼流圈，就无法确保汽车电子设备的电磁兼容性和无故障运转。

二，共模扼流圈具体作用
    以EPCOS生产的共模扼流圈作为具体例子，来详细讨论共模扼流圈的具体作用。
DPI法：将来自信号发生器的信号(最高可达36 dBm)耦合到总线引线中，并观察信号输出。如果发生故障，就记录接入信号的信号电平。针对有关范围内的每一个对应频率逐步重复这一流程。一个特定的总线结构的射频干扰辐射是通过测试接收机决定的，用它来测量总线及所有输入输出处的共模电压。



1，EPCOS-B82789共模扼流圈在can系统中的体现
   采用DPI方法分别在测试板上进行射频抗扰性和干扰辐射测量。从图2和图3中可以看出CAN总线相应结果。显然，B82789共模扼流圈的使用大大改善了射频抗扰性。同时，扼流圈在数据线中的使用也大大减少了干扰辐射。数据线扼流圈可以显著提高CAN总线系统的可靠性。这就是为什么欧洲汽车制造商要求使用数据线扼流圈的原因。

2，EPCOS-B82789共模扼流圈在FlexRay系统中的体现
   FlexRay是一个串行的、具确定时延和故障容错的总线系统。FlexRay由FlexRay联盟 (FlexRay Consortium)定义。FlexRay联盟于2000由宝马公司(BMW)、摩托罗拉(现在是飞思卡尔，Freescale)和菲利普(现在是恩智浦，NXP)、博世(Bosch)、通用汽车、大众汽车公司创建，其它公司后来加入。
   物理层应用指南明确指出了对FlexRay网络数据线扼流圈的总体要求，比如引线电阻(<1W)、电感(>50 mH)以及杂散电感(<1mH)。对电磁辐射和电磁干扰的测定与CAN总线一样。不过，由于10 Mbit／s的更高传输率，需要更加仔细地检查信号完整性。图4所示为对具有各种电感的扼流圈与不使用扼流圈的测试板进行DPI测定的相应评估结果。图五所示为使用另一块测试板进行电磁干扰测量的结果，同样是针对具有不同电感的扼流圈。很明显可以发现，数据线扼流圈的使用改善了电磁兼容性并减少了干扰辐射。当电感更高时，作用就更大。不过，更高的电感值会对信号完整性产生一定的负面影响。

眼图适于研究FlexRay的信号完整性。如果数据信号的曲线在阴影范围外，数据传输即可得以保障。这些要求可以通过使用电感为100mH的B82789C0104扼流圈来实现(见图6)。鉴于这些电磁兼容性测量的结果及对数据信号的影响可忽略不计的事实(即信号完整性可得到保障)，EPOCS-B82789C0104 N002(双线绕组)扼流圈被选作FlexRay物理层合格测试的参考型号



三，EPCOS共模扼流圈应用举例

    作为一种技术先进、可靠性高、功能完善、成本合理的远程网络通讯控制方式，CAN-bus已被广泛应用到各个自动化控制系统中。例如，在汽车电子、自动机械、智能大厦、电力系统、安防监控、船舶海运、电梯控制、消防安全等各领域，CAN-bus都具有不可比拟的优越性。


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