車載イーサネット：100BASE-T1のEMC対策とコモンモードフィルタ/チョーク
目次
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。
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)
- 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。
- 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
| 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-TL10 |
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。
