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アプリケーションノート
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アプリケーションノート
車載テクノロジーの進化に伴い、大量データをより速く伝達する必要があり車載ネットワークの高速化が重要となっています。車載イーサネットは従来の車載ネットワークと比較し、データ伝送速度の高速化が望まれるアプリケーションやネットワークに最適で簡素化しやすいことが挙げられます。また、車載ネットワークの通信スピード向上に伴い、信号品質やEMC対策が重要になるためOPEN Allianceといった規格に準拠されたコモンモードフィールタ/チョークを選択する必要があります。本文ではTDKの車載イーサネット用コモンモードフィルタ/フィルタのACT1210Lシリーズについて説明しています。

車載用イーサネットについて

車載用イーサネットはOPEN (One-Pair Ether-Net) Alliance Special Interest Group (SIG)によって100BASE-T1および1000BASE-T1の規格が推奨されています。本稿ではOPEN Allianceの100BASE-T1規格に準拠したACT1210L-201と準拠していないACT1210-110のコモンモードフィルタ/チョークーを用いて放射EMI、伝導EMI、BCIの結果について紹介をしています。

Sパラメータの比較

図1では一例としてCAN-BUS用コモンモードフィルタ/チョーク:ACT1210-110と車載イーサネット用コモンモードフィルタ/チョーク:ACT1210L-201を比較しています。
車載イーサネット用コモンモードフィルタ/チョーク:ACT1210L-201と比較し、CAN-BUS用コモンモードフィルタ/チョーク:ACT1210-110ではOPEN Allianceの規格値を満足できない事がわかります。

図1

放射EMIの比較

コモンモードフィルタ/チョークを使用することでノイズを抑制する効果が得られます。特に30MHz以上で規格線をオーバーする部分もノイズフロア近くまで減衰させる効果が得られます。(図2)車載イーサネット用コモンモードフィルタ/チョーク:ACT1210L-201は10MHz~40MHz辺りにおいてCAN-BUS用コモンモードフィルタ/チョーク:ACT1210-110と比較しノイズ抑制効果が高い結果が得られています。

Emission Test for 100BASE-T1 (Automotive Ethernet)

図2
Setup
Status
・Class: CISPR25 Ed3 class 5
・Test site: Anechoic chamber (3m)
・DUT: 100BASE-T1 EVB
・Cable length: 1.5 m

伝導EMIの比較

コモンモードフィルタ/チョークを使用することでノイズを抑制する効果が得られます。特に40MHz~90MHzで規格をオーバーする部分においてもノイズが抑制されています。(図3)
150kHz~70MHzにおいては車載イーサネット用コモンモードフィルタ/チョーク:ACT1210L-201の方がよりノイズ抑制効果を発揮しています。

図3
Setup
Status
・Class: CISPR25 Ed3 class 5
・Test site: Anechoic chamber (3m)
・DUT: 100BASE-T1 EVB
・Cable length: 1.5 m

BCIの結果比較

Through時は、ほとんどの周波数でFailしましたが、コモンモードフィルタ/チョークーを入れることで大幅に改善されます。
車載イーサネット用コモンモードフィルタ/チョーク:ACT1210L-201においては全てPassしています。(表1)

Setup
Status
・Frequency: 1 - 400 MHz (CW)
・Injection Current: 200 mA (closed-loop method)
・Decision: CRC Error
・Test site: Shield room
Table 1
Frequency MHz Through ACT1210-110 ACT1210L-201
1.00 Fail Fail Pass
1.20 Fail Fail Pass
1.44 Fail Fail Pass
1.73 Fail Fail Pass
2.07 Fail Fail Pass
2.49 Fail Fail Pass
2.99 Fail Fail Pass
3.58 Fail Fail Pass
4.30 Fail Fail Pass
5.16 Fail Fail Pass
6.19 Fail Fail Pass
7.43 Fail Fail Pass
8.92 Fail Fail Pass
10.70 Fail Fail Pass
12.84 Fail Fail Pass
15.41 Fail Fail Pass
18.49 Fail Fail Pass
20.00 Fail Fail Pass
21.00 Fail Pass Pass
22.05 Fail Pass Pass
23.15 Fail Pass Pass
24.31 Fail Pass Pass
25.53 Fail Pass Pass
26.80 Fail Pass Pass
27.00 Fail Pass Pass
28.14 Fail Pass Pass
29.55 Pass Pass Pass
31.03 Fail Pass Pass
32.58 Fail Pass Pass
34.21 Fail Pass Pass
Frequency MHz Through ACT1210-110 ACT1210L-201
35.92 Fail Pass Pass
37.71 Fail Pass Pass
39.60 Fail Pass Pass
41.58 Fail Pass Pass
43.66 Fail Pass Pass
45.00 Fail Pass Pass
45.84 Fail Pass Pass
48.13 Fail Pass Pass
50.54 Fail Fail Pass
53.07 Fail Fail Pass
55.72 Fail Pass Pass
58.51 Fail Fail Pass
61.43 Fail Pass Pass
64.50 Fail Pass Pass
67.73 Fail Pass Pass
69.81 Fail Pass Pass
71.11 Fail Pass Pass
74.67 Fail Pass Pass
78.40 Fail Pass Pass
82.32 Fail Pass Pass
86.44 Fail Pass Pass
90.00 Fail Pass Pass
90.76 Fail Pass Pass
95.30 Fail Pass Pass
100.06 Fail Pass Pass
105.07 Fail Pass Pass
110.32 Fail Pass Pass
115.84 Fail Pass Pass
120.00 Fail Pass Pass
121.63 Fail Pass Pass
Frequency MHz Through ACT1210-110 ACT1210L-201
127.71 Fail Pass Pass
134.10 Fail Pass Pass
140.80 Fail Pass Pass
147.84 Fail Pass Pass
155.23 Fail Pass Pass
162.99 Fail Pass Pass
171.14 Fail Pass Pass
179.70 Fail Pass Pass
188.69 Fail Pass Pass
190.00 Fail Pass Pass
198.12 Fail Pass Pass
198.12 Fail Pass Pass
208.03 Fail Pass Pass
218.43 Fail Pass Pass
229.35 Fail Pass Pass
240.82 Fail Pass Pass
252.86 Fail Pass Pass
265.50 Fail Pass Pass
278.77 Fail Pass Pass
280.00 Fail Pass Pass
292.71 Fail Pass Pass
307.35 Fail Pass Pass
322.72 Fail Pass Pass
338.85 Fail Pass Pass
355.79 Fail Pass Pass
373.58 Fail Pass Pass
380.00 Fail Pass Pass
392.26 Fail Pass Pass
400.00 Pass Pass Pass

TDKの車載イーサネット対応コモンモードフィルタ/チョークについて

TDKでは車載イーサネット対応コモンモードフィルタ/チョークとしてOPEN Alliance規格に準拠した100BASE-T1および1000BASE-T1用コモンモードフィルタ/チョークを用意しています。

対応規格 製品名
100BASE-T1 ACT1210L-201-2P-TL00
1000BASE-T1 ACT1210G-800-2P-TL05

まとめ

EMC測定結果からわかる様に車載イーサネット用に設計されていないコモンモードフィルタ/チョークの場合、EMIのノイズ抑制効果やBCIの耐イミュニティ性が劣ってしまうことがわかります。そのためOPEN Alliance規格をPassしていないコモンモードフィルタ/チョークを使用すると、ノイズが放射されラジオ等に妨害を与え、他の通信へも影響を与える可能性があります。また、SパラメータのSdd21特性は波形品質、Scc21特性はEMCの抑制効果、Ssd21(DCMR)特性はBCIの耐性に影響するパラメータになります。 従いまして車載ネットワークの通信スピードが向上していくに伴い、更なる信号品質やEMC問題が重要になるため、OPEN AllianceといったSパラメータ規格に準拠された高いインダクタンス値を確保しつつ、モード変換特性のDCMR(Ssd21)も両立されたコモンモードフィルタ/チョークを選択することが重要となります。