開發適用于高速車載接口的電源電感器

隨著車載接口的高速化及高度化，在LVDS傳輸的車載攝像頭系統中，用1根線重疊信號與電源的PoC(Power over Coax)化正在不斷發展。TDK的電源電感器ADL3225V型是一款通過節省空間從而確保PoC傳輸特性的產品。

將信號線與電源線合并為1根同軸電纜的PoC(Power Over Coax)

為實現安全輔助行駛、降低環境負荷，提高舒適性，汽車正在不斷進化發展。除車載電子設備、汽車導航系統、汽車音響以外，近年來，為實現IVI（車載信息娛樂）系統以及ADAS（高級駕駛輔助系統）等，傳感器系統以及攝像頭系統的設備不斷增加，為此，連接多個ECU（電子控制單元）的車載接口的高速化需求正在不斷提高。

為此，作為先進的多媒體及信息通信系統的車載接口，針對雙向通信導入了車載以太網(最大傳輸速度100Mbps)，而針對將影像信號從攝像頭(監控攝像頭、側視攝像頭等)傳送至主基板的單向通信，則導入了多用于電子設備的LVDS(最大傳輸速度1.5Gbps)。此外，為在LVDS傳輸中減輕線束的重量，在1根同軸電纜上同時實現信號傳輸與電源供應的PoC(Power over Coax)化也得到了進一步發展。

在PoC中電源電感器的作用

除LVDS之外，信號線(AC成分)與電源線(DC成分)通過不同的線進行傳輸的方式是以往較為普遍的數據傳輸方式。但在車載LAN的情況中，線束的重量將直接影響油耗。特別是在多媒體及信息通信系統的車載LAN中，不僅在后方，即使在側方、前方等也可以配置多個攝像頭模塊，因此通過減少電纜數量便可帶來顯著的線束輕量化效果。為此，將信號傳輸與電源供應重疊在1根線中的方式成為了關注的焦點。圖1所示為使用了PoC，即同軸電纜方式時的車載攝像頭系統。在以往的方式中，電源線與信號線相互獨立，而在PoC方式中，1根同軸電纜的線芯分別連接了主基板以及攝像頭模塊側的電源線。因此，在PoC方式中，為防止負載阻抗較低的電源線中流過高頻信號，需要提高分歧點阻抗，為此電感器為串聯連接。這是因為電感器在高頻環境下會變為高阻抗，可以阻止信號流入。另一方面，通過電容器的串聯連接可阻止其流入電源線DC成分的驅動器側。

圖1 以往方式與PoC的比較，以及PoC中電感器與電容器的作用

車載PoC用電感器所要求的特性與結構

如上所述，LVDS為單向通信，然而，雖然影像信號是從發送側(Tx)單向傳送至接收側(Rx)，但控制信號(I2C)是從主基板側流向攝像頭模塊側，因此嚴格來說應屬于雙向信號流動。為此，電感器對于影像信號(最大傳輸速度1.5Gbps)與控制信號(數百kHz左右)兩方面而言，在需要高阻抗的同時，還要求擁有從數百kHz至1.5GHz的寬頻帶特性。但在以往的電源電感器中，阻抗達到峰值的自諧振頻率（SRF）較低，如圖2所示，由于需要通過高L（電感）產品與低L產品的多個電感器組合來實現寬頻帶，因此存在較難節省空間的問題。同時，攝像頭模塊的電源供應中將會流過幾百mA左右的電流，為此要求該電流擁有使電感器不達到磁飽和的直流重疊特性(圖3)。
作為該要求特性的解決方案，通過采用與以往電源電感器不同的獨特繞組設計與結構，可在提高自諧振頻率的同時，實現必要直流重疊特性的就是ADL3225V型產品。

圖2以往方式的PoC電感器結構

圖3 PoC電感器所要求的直流重疊特性

實現寬頻帶的阻抗特性與良好的直流重疊特性

如圖4所示，與以往產品(47μH)相比，ADL3225V型的自諧振頻率(SRF)正在向高頻側轉移。同時，1個ADL3225V型產品便可實現與以往使用多個電源電感器方式的阻抗特性相同等級的寬頻帶與高阻抗(圖5)。此外，通過導入材料技術與新結構還實現了攝像頭模塊中所需的優秀直流重疊特性(工作保證溫度范圍-40℃～105℃內)。

圖4電感器自諧振頻率(SRF)向高頻側轉移

圖5ADL3225V的阻抗－頻率特性

總結

為使車載攝像頭拍攝到的高畫質影像等能夠利用于汽車安全及舒適行駛，PoC作為可高速傳輸大容量數據的影像傳輸接口，其采用正在飛速增長。而高速接口電源疊加用電源電感器ADL3225V型便是使用了TDK長年積累而來的鐵氧體技術、繞線技術、設計技術等開發而成的產品。通過減少元件數量，實現了在確保相同特性的同時節省空間的車載PoC。包括符合CAN/FlexRay/以太網等各類車載LAN標準的共模濾波器等在內，TDK進一步充實了支持車載LAN高速化及高度化的電子元件、設備產品陣容。

ADL3225V系列 - 主要規格、特點、用途、電氣特性

外觀與等效電路

外觀

等效電路

形狀與尺寸

主要特點

小型、低背型(封裝面積 3.2×2.5mm、高2.6mm max.)

通過獨特的繞線設計與結構，實現寬頻帶的阻抗特性與良好的直流重疊特性

通過完全自動化的生產工藝，確保了統一高質量、高可靠性

無焊錫設計

符合AEC-Q200

符合RoHS指令、對應無鉛焊接要求

使用溫度范圍(包括自我溫度上升) : -40～105°C

主要用途

車載PoC(Power Over Coax)中的信號線/電源線分離用電感器

系列和主要電氣特性

Isat：根據電感變化率時（比公稱值低30%）
Itemp：根據溫度上升時（自發熱導致溫度上升 40℃）

PoC的其他產品(ADL3225VT系列) - 主要規格、特點、用途、電氣特性

外觀與等效電路

外觀

等效電路

形狀與尺寸

主要特點

小型、低背型(封裝面積 3.2×2.5mm、高2.5mm max.)

通過獨特的繞線設計與結構，實現寬頻帶的阻抗特性與良好的直流重疊特性

通過完全自動化的生產工藝，確保了統一高質量、高可靠性

無焊錫設計

符合AEC-Q200

符合RoHS指令、對應無鉛焊接要求

使用溫度范圍(包括自我溫度上升) : -40～150°C

主要用途

車載PoC(Power Over Coax)中的信號線/電源線分離用電感器

系列和主要電氣特性

Isat：根據電感變化率時（比公稱值低30%）
Itemp：根據溫度上升時（自發熱導致溫度上升 40℃）

審核編輯：彭菁