选择用于高级驾驶辅助系统 (ADAS) 和车载娱乐系统的同轴电源控制电感器

汽车系统设计人员越来越倾向于采用同轴供电 (PoC) 架构，以通过单根电缆同时提供电源和传输高速数据。这种方法能减少布线工作，简化系统设计，尤其在数据密集型子系统中更具优势，如高级驾驶辅助系统 (ADAS)、车载娱乐系统和传感器驱动型动力总成系统等。然而，要实现可靠的 PoC 偏置 T 型电路，需要慎重选择电感器以平衡功率传输和数据传输的双重需求。

本文将概述 PoC 偏置 T 型电路的设计。然后，介绍 Murata 的汽车应用 PoC 电感器，并展示这种电感器如何帮助设计人员优化偏置 T 型电路，以满足动力总成、车辆安全及车载娱乐系统等领域的应用需求。此外，还将介绍两种有用的电感器选型工具。

偏置 T 型电路设计对于汽车 PoC 的重要性

偏置 T 型电路能将 DC 电源与高速数据信号隔离，因此在 PoC 系统中发挥着至关重要的作用。典型的汽车 PoC 应用采用同轴电缆连接传感器和控制单元，并在同轴电缆两端通过偏置 T 型电路来管理电源和信号路径（图 1）。这些电路中的电感器用于阻隔高频信号，确保电源纯净，而电容器则用于防止 DC 电压达到敏感的串行器/解串器 (SerDes) 模块。

图 1：典型的 PoC 应用在同轴电缆两端使用偏置 T 型电路，以隔离 DC 电源与高速数据信号。（图片来源： Murata）

设计偏置 T 型电路的感性部分需要特别注意细节。为了防止信号泄漏到电源线上，电感器必须在很广的频率范围内保持高阻抗。如果阻抗不足，残余信号能量可能导致功率波动，进而降低系统性能。

在实际应用中，单个电感器可能无法阻隔所有目标频率范围内的信号。因此，设计人员通常会采用多个电感器，并配合相应的电阻器和电容器，以抑制反谐振现象。反谐振是指阻抗急剧下降且滤波失效的窄频带现象。这些现象源于多个具有不同频率响应的组件之间的相互作用。

PoC 偏置 T 型电路设计挑战

尽管多电感器配置可以扩展偏置 T 型电路的阻隔范围，但也会增加复杂性，每个新增的电感器都会增加反共振的风险。管理这些交互需要增加电阻器和电容器，这将进一步增大元件数量和设计工作量。

为简化复杂性，设计人员通常会尝试减少所需的电感器数量。单个宽带宽电感器可降低反共振现象的发生概率，提升滤波一致性，且有助于节省宝贵的电路板空间。板空间在紧凑型汽车子系统中至关重要。

难点在于选择一个具有适当阻抗、频率响应和其他电气特性的电感器。这在某种程度上具有挑战性，因为 PoC 应用需求具有多样化的特点。动力总成、ADAS 和车载信息娱乐系统在电源输出和数据带宽的组合需求方面各不相同，且每个类别内部的应用需求也存在较大差异。

单一电感器方案在 PoC 偏置 T 型电路设计中的应用

为满足这些需求，Murata 开发出一系列专为汽车 PoC 偏置 T 型电路设计的电感器。该系列产品涵盖了广泛的性能特性，为设计人员提供了灵活的解决方案，可满足多样化的应用需求。

该系列中的每种解决方案都能在很宽的频率范围内提供高阻抗，这一性能特性此前需要多个电感器才能实现。此项功能既能有效地阻隔信号，又能最大限度地减少偏置 T 型电路的尺寸和复杂性。其他支持汽车设计目标的功能包括：

• 额定电流最高可达 1 安培 (A) ：适用于为动力总成和 ADAS 系统中的高电流负载供电，如传感器和执行器。
• 高电流饱和：在负载下保持电感值，防止在强磁场环境下性能下降。
• 低 DC 电阻：在隔离电源和信号时减少损耗，提升整体电源效率。
• 屏蔽结构：尽可能地减少电磁干扰 (EMI)，确保周边电路的可靠运行。
• 紧凑的外形：节省电路板空间，适用于高密度汽车布局。
• 工作温度范围：-40°C 至 +125°C：适用于严苛的汽车环境。
• AEC-Q200 认证及 RoHS 合规性：符合汽车行业及环境标准。

所有这些特性使 Murata PoC 电感器系列成为各种不同应用的理想之选，包括汽车安全系统、车载娱乐系统和动力总成控制。

动力总成应用的 PoC 电感器

动力总成子系统通常涉及基于传感器的通信，且数据传输速率相对较低。对于这些应用，采用如 LQW43FT180M0HL（图 2）等高电感解决方案可确保稳定供电。该器件的 18 µH 额定阻抗可在低频下提供高阻抗，有效阻隔不必要的信号成分。这一性能通过其 40 MHz 自谐振频率得以保持，且该频率能很好地匹配典型动力总成数据流的频率范围。

图 2：LQW43FT180M0HL 是一款紧凑型宽带宽电感器，可在汽车 PoC 偏置 T 型电路中替代多个电感器。（图片来源：Murata）

该电感器的额定电流为 600 毫安 (mA)，使其适用于动力总成中的许多外围子系统。其低 DC 电阻 (160 mΩ) 有助于最大限度地减少功率损耗，而尺寸为 4.5 mm × 3.2 mm × 3.7 mm 的 1812 封装则成为多电感器设计的紧凑型替代方案。

ADAS 应用的 PoC 电感器

ADAS 应用必须处理来自传感器的显著更高的数据速率，如高分辨率摄像头。LQW32FT2R2M0HL（图 3）是一款专为此应用而设计的 2.2 µH 中等电感值解决方案，其自谐振频率为 200 MHz，可有效阻隔高带宽通信信号。

图 3：LQW32FT2R2M0HL 专为 PoC 应用设计，兼具高功率和高数据速率的特性。（图片来源：Murata）

除了高数据速率外，ADAS 子系统通常还具有显著的功率需求。该电感器的 1 A 额定电流专为满足更高功率需求而设计，包括激光雷达传感器或在自动车道保持系统中使用的执行器。该器件采用 1210 封装，尺寸为 3.2 mm × 2.5 mm × 2.5 mm。

车载信息娱乐应用的 PoC 电感器

车载信息娱乐系统通常在高数据速率下运行，但功耗相对较低。LQW21FT2R0M0HL（图 4）提供了一种紧凑型解决方案，专为满足这些需求而设计。该滤波器的电感为 2 µH，自谐振频率为 230 MHz，可在高速音频、视频及导航数据流常用的频率范围内有效地阻隔信号。

图 4：LQW21FT2R0M0HL 支持高数据速率的汽车 PoC。（图片来源：Murata）

该电感器的额定电流为 400 mA，适用于低功耗终端设备，如车载信息娱乐显示屏和多媒体控制模块。该器件采用 0805 封装，尺寸仅为 2.0 mm × 1.2 mm × 1.8 mm，非常适用于在电路板空间受限的应用。

偏置 T 型电感器的实用选型工具

设计和表征一个偏置 T 型电路可能相当复杂，在平衡电气性能与尺寸和系统限制时尤其如此。为了简化流程，Murata 提供了两种免费的在线工具，以帮助工程师评估并选择适合 PoC 应用的电感器。

第一个是偏置 T 型电感设计支持工具（图 5）。使用该工具，设计人员可以输入 DC 电流、环境温度和电缆特性等参数，从而生成完整的偏置 T 型配置。该工具会自动推荐电感器，以及相应的电阻器和电容器，同时提供性能仿真曲线，包括 S 参数和阻抗曲线，方便用户更深入地了解电路特性。

图 5：偏置 T 型电感设计支持工具简化了 PoC 电感器选型及偏置 T 型电路特性分析。（图片来源：Murata）

除了仿真偏置 T 型电路外，下拉菜单还允许用户选择特定的参考标准进行计算，包括不同的通信协议和电缆参数。为了更好地理解实际性能，还提供了考虑杂散电容的选项。

为了进行更广泛的探索，Murata 的电感器选型工具（图 6）提供了零件编号搜索功能，并支持按应用领域、电气特性和尺寸进行筛选。一旦选定参数，用户即可模拟电感器的频率特性以及串联和并联配置下的 S 参数。这样，我们就不必花时间在数据手册和产品页面中翻找合适的组件。

图 6：电感器选型工具有助于快速评估电感器性能，适用于广泛的应用。（图片来源：Murata）

结语

采用 Murata 的宽带宽电感器，可显著简化用于 PoC 的复杂偏置 T 型电路所面临的挑战。每一个这样的电感器都能替代此前的多组件电路，从而节省空间并提升系统稳定性。通过提供一系列应用特定型电感器和强大的在线设计工具，Murata 消除了重大技术障碍，使工程师能够更容易地开发和采用 PoC 技术。