Вход |  Регистрация
 
 
Время электроники Четверг, 15 ноября
 
 


Это интересно!

Ранее

Микроконтроллеры улучшают безопасность электронных схем управления автомобилей

Проблема повышения безопасности электронных систем управления автомобилей приобретает все большее значение в связи с усложнением узлов, применяемых в транспортных средствах и оснащением электронных блоков новыми функциями. В статье рассмотрены основные требования по безопасности, предъявляемые к электронным блокам управления на базе микроконтроллеров. Среди микроконтроллеров, применяемых в автомобильных электронных системах, прибор TMS570 компании Texas Instruments отличается высоконадежной двухядерной архитектурой, которая обеспечивает выполнение требований стандарта IEC 61508 по третьему уровню безопасности систем SIL3.

LVDS — НАДЕЖНЫЙ ВИДЕОИНТЕРФЕЙС ДЛЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ПРИЛОЖЕНИЙ

Быстрее всего среди используемых в автомобилях типов данных растет использование видео. До недавнего времени единст­венным видеодисплеем в машине являлся небольшой экран для навигационных систем, расположенный рядом с навигационным компьютером. В дорогих автомобилях к нему присоединялся также ТВ-приемник, изображение которого выводилось на тот же дисплей. Однако при этом видеосигнал необходимо было передавать на значительно большее расстояние — от ТВ-приемника к дисплею, причем в аналоговом формате композитного видеосигнала. Данный материал представляет собой авторизованный перевод статьи Thomas Baumann, Senior FAE, Maxim Integrated Products Inc. "LVDS offers robust video interface for automotive applications".

КАК ДОБАВИТЬ ЦЕННОСТЬ СВОИМ РЕШЕНИЯМ С ПОМОЩЬЮ CAN

 

15 мая

Улучшение электромагнитной совместимости увеличивает безопасность автомобильных сетей

За последние годы количество электроники в автомобиле значительно возросло. Эта тенденция сохраняется наряду с интеграцией дополнительных функций, предназначенных для повышения безопасности, эффективности, надежности и удобства, а также для снижения вредных выбросов в атмосферу. Та же тенденция связана с возрастанием требований к шинным системам, что позволяет обеспечить надежную связь между большинством различных блоков управления. В частности, приложения с особыми требованиями к безопасности, управляемые с помощью таких шинных систем как CAN или FlexRay, должны удовлетворять самым жестким требованиям по ЭМС. Синфазные дроссели (Common mode chokes — CMC) в линиях передачи данных позволяют повысить защиту от сбоев, связанных с проблемами ЭМС.





Вы можете скачать эту статью в формате pdf здесь.

Скрыть/показать html версию статьи
background image
77
электронные компоненты №5 2008
Дроссели CAN-шины компании EPCOS позволяют предот-
вратить проблемы электромагнитной совместимости в авто-
мобильных сетях и позволяют увеличить их безопасность.
Консорциум FlexRay определил SIMDAD 1812 в качестве
эталонного образца в тестах на электромагнитную совме-
стимость.
Сложность управления в современном автотранспор-
те объясняется в частности возрастающими скоростями
передачи данных, детерминированным режимом работы
и отказоустойчивостью. Если в случае чувствительных к
стоимости или мультимедийных функций используются
LIN- (local interconnect network) или MOST- (media oriented
systems transport) шины, то CAN- (controller area networks —
асинхронная последовательная коммуникационная шина)
или FlexRay-шины используются в таких системах с особыми
требованиями к безопасности как управление двигателем,
антиблокировочная тормозная система, система обеспе-
чения срабатывания подушки безопасности и т.д. CAN- и
FlexRay-системы, в которых используются витые пары, функ-
ционируют в детерминированном режиме и поддерживают
высокие скорости передачи данных — до 1 Мбит/с в случае
с CAN-шиной и до 10 Мбит/с — в сети FlexRay. Физический
уровень и протоколы передачи данных двух этих систем
оптимизируются для обеспечения высокой надежности.
Однако из-за усложнения современного автотранспорта
применение только этих мер не позволяет полностью пре-
дотвратить сбои системы, вызванные проблемами электро-
магнитной совместимости.
Дроссель шины
Почти во всех современных транспортных средствах
присутствуют дроссели, используемые в линиях пере-
дачи данных. Без дросселей невозможно обеспечить
ЭМС устройств и, следовательно, бесперебойную работу
автомобильной электроники. Компания EPCOS предлагает
За последние годы количество электроники в автомобиле значительно возросло. Эта тенденция сохраняется
наряду с интеграцией дополнительных функций, предназначенных для повышения безопасности, эффектив-
ности, надежности и удобства, а также для снижения вредных выбросов в атмосферу. Та же тенденция связана
с возрастанием требований к шинным системам, что позволяет обеспечить надежную связь между большин-
ством различных блоков управления. В частности, приложения с особыми требованиями к безопасности, управ-
ляемые с помощью таких шинных систем как CAN или FlexRay, должны удовлетворять самым жестким требова-
ниям по ЭМС. Синфазные дроссели (Common mode chokes — CMC) в линиях передачи данных позволяют повысить
защиту от сбоев, связанных с проблемами ЭМС.
Специалисты компании Epcos
Улучшение электромагнитной
совместимости увеличивает
безопасность автомобильных сетей
различные типы дросселей в корпусах разных размеров и
модификаций, что позволяет удовлетворить специфические
потребности того или иного автомобиля (см. таблицу 1).
Дроссели серии B82789 предназначены для использования
в мощных, например, CAN- или FlexRay-системах. В линиях
передачи данных эти дроссели подавляют перекрест-
ные помехи и предотвращают помехи от шины данных. У
устройств этой серии рабочее напряжение составляет 42 В
по переменному току или 80 В по постоянному току, номи-
нальная индуктивность — от 11 до 100 мкГн и номинальные
токи — от 150 до 300 мА.
Шинные системы должны удовлетворять высоким требо-
ваниям по ЭМС, то есть в большой степени быть защищен-
ными от переходных процессов, электростатического раз-
ряда и электромагнитных помех. Однако шинные системы
не должны взаимодействовать с другими электронными
компонентами, т.е. паразитное излучение необходимо све-
сти к минимуму. В результате увеличения доли электронных
устройств в автотранспорте не представляется возможным
заранее исследовать ЭМС при всех возможных условиях,
что означает риск сбоя или даже повреждения блоков
Таблица 1. Дроссели для шин
Индуктивность, мкГн
Индуктивность
рассеяния, нГн
Номинальный ток, мА
Сопротивление
по постоянному току, Ом
Код заказа.
Вариант 125°С
Код заказа.
Вариант 150°С
11
60
300
250
B82789C113N*
B82789C113H*
22
100
250
580
B82789C223N*
B82789C223H*
22
3000
250
580
B82789S223N*
B82789S223H*
51
100
250
550
B82789C513N*
B82789C513H*
100
250
150
1500
B82789C104N*
B82789C104H*
Рис. 1. Измерение ЭМС и эффективности дросселя с помощью тестовой платы
background image
78
WWW.ELCP.RU
управления. Использование в линиях передачи данных
дросселей EPCOS — гарантия того, что этого не произойдет.
Итак, необходимо отличать дифференциальные помехи
от синфазных. Помехи при дифференциальном включении
накладываются на сигнал данных. Синфазные помехи связаны
с землей и вызываются асимметрией, а также паразитными
эффектами. Для минимизации этих помех следует обратить
особое внимание на разводку сигнальных выводов шины,
фильтры на конце линий связи, разъемы и собственно плату.
Паразитные емкости и индуктивности сквозных контактов
или контакты разъемов, а также разводка сигнальных выво-
дов шины на плате могут оказаться асимметричными и при-
вести таким образом к возникновению синфазных помех.
Приложения и корПУса
Распространенным способом измерения ЭМС при радио-
помехах является метод непосредственной подачи сигнала
(direct power insertion — DPI), в котором нарастающий по мощ-
ности до 36 дБмВ сигнал от генератора сигналов поступает на
выводы шины, после чего измеряется выходная мощность и
регистрируются случаи несоответствия уровней сигналов. Этот
процесс повторяется пошагово для каждой соответствующей
частоты в используемом диапазоне. Радиопомехи для той или
иной шинной конфигурации определяются путем измерения
синфазного напряжения на шине и на всех входах и выходах с
помощью приемника для тестирования на ЭМС.
Защита от радиопомех и паразитное излучение оцени-
вались на тестовых платах с помощью метода DPI (см. рису-
нок 1) с использованием дросселей EPCOS и без такового.
На рисунках 2 и 3 показаны соответствующие результаты
для CAN-шины. Очевидно, что защита от радиопомех суще-
ственно повышается благодаря синфазным дросселям
B82789. В то же время их применение в линиях передачи
данных значительно уменьшает паразитное излучение.
Применение дросселей в линиях передачи данных позво-
ляет существенно увеличить надежность шинных систем CAN.
Именно по этой причине европейские автопроизводители
настаивают на использовании этих устройств. Несмотря на
то, что дроссели с более высокой индуктивностью демон-
стрируют лучшие показатели на ЭМС благодаря большему
затуханию, при выборе оптимального устройства следует
Рис. 4. Использование дросселей значительно улучшает ЭМС устройств сети
FlexRay. Оптимальная индуктивность всей системы выбирается с помощью
разных значений индуктивности
Рис. 5. Дроссели шины FlexRay позволяют также значительно снизить радио-
помехи в системе
Рис. 2. Использование дросселей существенно уменьшает восприимчивость
к радиопомехам CAN-шины
Рис. 3. Дроссели CAN-шины позволяют значительно снизить радиопомехи,
отрицательно сказывающиеся на работе других электронных систем
Рис. 6. Использование дросселя B82789C0104 обеспечивает оптимальную
целостность сигнала в соответствии со спецификацией для системы FlexRay.
Этот дроссель был выбран в качестве эталонного в тесте на совместимость
background image
79
электронные компоненты №5 2008
учитывать и такие аспекты как распределенная индуктив-
ность, целостность сигнала, смещение земляного потенциала,
прочность проводов и т.д. Показатели индуктивности дроссе-
лей серии B82789 находятся в диапазоне 11…100 мкГн.
эМс и электроМагнитные ПоМехи
в систеМе FlexRay
FlexRay — последовательная, детерминированная и
отказоустойчивая шинная система, определенная консор-
циумом FlexRay, который был учрежден в 2000 г. компания-
ми BMW, DaimlerChrysler, Motorola (ныне Freescale) и Philips
(ныне NXP). Компании Bosch, General Motors, Volkswagen и
др. присоединились к этой организации позже. Система
FlexRay позволяет удовлетворить более жестким требова-
ниям со стороны сетей, которые будут использоваться в
автотранспорте и обеспечивать в первую очередь высокие
скорости передачи данных, работу в реальном времени и
в безопасном режиме. Однако в настоящий момент акцент
делается на более высокую скорость передачи данных.
Общие требования физического уровня приложения к
дросселям, используемым в линиях передачи данных сетей
FlexRay, следующие: значение сопротивления резистора с
проволочными выводами ≤1 Ом; индуктивности >50 мкГн
и распределенной индуктивности <1 мкГн. Измерения
электромагнитного излучения и электромагнитных помех
проводились для CAN-шин. Однако в силу того, что в сетях
FlexRay скорости передачи выше и достигают 10 Мбит/с,
вопрос целостности сигнала изучался более пристально. На
рисунке 4 показаны соответствующие оценочные результаты,
полученные с помощью метода прямого ввода энергии, для
дросселей с разными значениями индуктивности в сравне-
нии с контрольной схемой без этих устройств. На рисунке 5
приведены результаты оценки ЭМС, полученные с помощью
другой контрольной платы и с использованием дросселей с
разными индуктивностями. В этом случае также очевидно, что
прменение дросселей в линиях передачи данных улучшает
ЭМС и снижает помехи. Этот эффект значительно возрастает
при более высоких значениях индуктивности, которые, одна-
ко, отрицательно сказываются на целостности сигнала.
Для исследования целостности сигнала в сети FlexRay
используется апертурная диаграмма. Если кривая сигнала
данных находится внутри этой апертуры, гарантируется
надежная передача данных. Эти требования выполняются с
помощью дросселя B82789C0104 с индуктивностью 100 мкГн
(см. рисунок 6). Полученные результаты измерений ЭМС и
незначительное влияние на сигнал данных, т.е. гарантиро-
ванная целостность сигнала, позволяют определить дрос-
сель B82789C0104 N002 (бифилярная намотка) компании
EPCOS в качестве эталонного образца в тесте на совмести-
мость на физическом уровне для системы FlexRay.
БиБлиотеки МоДелей оБлегчают разраБоткУ
Компания EPCOS предлагает разработчикам имитационные
модели на основе новых дросселей. Их электрические пара-
метры были определены на весь соответствующий частотный
диапазон. Поскольку номинальные емкости, индуктивности
и соответствующие сопротивления зависят от конкретного
приложения, их не включили в эти модели. Заказчики смогут
оценить работу дросселя, не используя трудоемкую схему всей
системы в целом. На первом этапе оценки схемы предлагаются
упрощенные модели, позволяющие быстро и точно выполнить
симуляцию. Более сложные модели дают более точные резуль-
таты, но на имитацию требуется больше времени.
Эти модели можно бесплатно загрузить со страницы
www.epcos.com/tools. Как правило, каждая библиотека
представлена в нескольких версиях: для программ модели-
рования PSPICE, HSPICE и Ansoft Designer/Nexxim, а также
для операционных систем Windows и UNIX/LINUX.
Оцените материал:

Автор: Специалисты компании Epcos



Комментарии

0 / 0
0 / 0

Прокомментировать





 

Горячие темы

 
 




Rambler's Top100
Руководителям  |  Разработчикам  |  Производителям  |  Снабженцам
© 2007 - 2018 Издательский дом Электроника
Использование любых бесплатных материалов разрешено, при условии наличия ссылки на сайт «Время электроники».
Создание сайтаFractalla Design | Сделано на CMS DJEM ®
Контакты