Cómo implantar la protección SPE
La 10BASE-T1S adopta una conexión multidrop con muchas UCE conectadas a una sola línea de bus, así que es inevitable que haya reflejos de la señal debido a la longitud del mazo de cables. Además, la capacitancia adicional introducida por tener muchas UCE puede generar sobreoscilación en la señal de datos.
Por otro lado, debido a la naturaleza de los componentes electrónicos usados en las líneas de comunicación diferencial, el modo de conducción puede pasar de diferencial a común (y viceversa), lo que se denomina conversión de modo.
La conversión de modo hace que las señales diferenciales se conviertan en ruido o que el ruido se convierta en señales diferenciales; esto genera un nivel deficiente de inmunidad al ruido en la UCE, lo que podría hacer que fallara o que emitiera aún más ruido.
Estos problemas empiezan por las asimetrías (diferencias en inductancia y capacitancia) en las líneas de comunicación diferencial. En el Ethernet para el automóvil, las características de conversión de modo (Sdc11, Ssd21, Ssd12), la pérdida de retorno (Sdd11) y la pérdida de inserción (Sdd21) se suelen usar para la selección de componentes y para el diseño de la UCE. Las líneas estándar (Sdd11, Sdc11) se han establecido para estos parámetros S (dispersión) en IEEE802.3cg. Por lo tanto, los parámetros S de componentes individuales y combinados son indicadores esenciales al diseñar UCE.
La serie ACT1210E de cebadores/filtros en modo común de TDK es la primera opción para redes 10BASE-T1S de Ethernet para el automóvil. Estos dispositivos usan una estructura patentada de bobinado de cable y materiales de gran calidad para lograr los mejores valores de dispersión del sector (figura 3).
Gracias a los cables de bobinado con soldadura láser en los terminales de metalización, estos productos tienen una alta resistencia al choque térmico y una fiabilidad excepcional en un rango de temperatura de operación de -40 °C a 125 °C. En la tabla 2, encontrará un resumen de las características más importantes de los CMC recomendados de la serie ACT de TDK para redes en automóviles, de conformidad con las especificaciones de pruebas EMC de la 10BASE-T1S.
Tabla 2: CMC recomendados para mitigar el ruido en modo común y diferencial en redes de automóvil (fuente: TDK; representado por Mouser Electronics)
| N.º de producto | Inductancia en modo común μH (típ.) @ 100 kHz | Capacitancia parásita pF (máx.) | Resistencia CC Ω (máx.) | Intensidad nominal mA (máx.) |
| ACT1210E-241-2P-TL00* | 240 | 10 | 4,1 | 70 |
*De conformidad con las especificaciones de prueba de OPEN Alliance 10BASE-T1S EMC
De un modo similar, los componentes para mitigar las ESD también tienen especificaciones rigurosas, como una capacitancia más baja y una gama de tolerancia más estrecha que los componentes ESD estándar. Los varistores de chip AVRH10C101KT1R2YE8 y AVRH10C221KT1R5YA8 de TDK, que forman parte de la gama de varistores AVR-H, ofrecen una gran protección frente a la ESD y tienen una capacitancia máxima de solo 1,5 pF (típica), con una tolerancia de solo ±0,13 pF (tabla 3). Además, los varistores AVR-H son muy resistentes y pueden funcionar a temperaturas muy altas (hasta 150 °C) sin que el rendimiento se vea afectado.
Con estos componentes, las redes UCE pueden disponer de una alta inmunidad a ESD con un impacto mínimo en la calidad de la comunicación y en las características de conversión de modo. Además, cumplen con la normativa AEC-Q200 de fiabilidad en el automóvil, así que se pueden emplear como componentes de protección ESD para aplicaciones de Ethernet para el automóvil 10BASE-T1S. Estos CMC tienen unas extraordinarias propiedades de conversión de modo y de capacitancia parásita entre líneas, así que son ideales para instalaciones 10BASE-T1S.
| Nº de producto | Dimensiones L×A (mm) | Tensión del varistor V (nom.) @ 1 mA | Capacitancia pF | Resistencia ESD IEC61000-4-2 |
| AVRH10C101KT1R2YE8 | 1,0×0,5EIA0402 | 110 (100-120) | 1,23 (1,1-1,36) | 8 kV |
| AVRH10C221KT1R5YA8 | 1,0×0,5EIA0402 | 220 (198-242) | 1,5 (1,37-1,63) | 25 kV |
Redes fiables y resistentes para el automóvil
En conclusión, la 10BASE-T1S multidrop jugará un papel esencial en la implantación de arquitecturas zonales en la próxima generación de vehículos. Sin embargo, la prioridad para los ingenieros es cómo garantizar la fiabilidad y resistencia de la red, sin que ello afecte a factores como el ancho de banda o la latencia. Las soluciones para la protección ESD y el filtrado de alta calidad para el ruido son necesarias para lograr este objetivo. En este artículo, hemos hablado de algunas fuentes de ruido electromagnético y de transitorias de tensión que pueden reducir el rendimiento de la red Ethernet.
TDK ofrece CMC y varistores/TVS adecuados para aplicaciones en el automóvil como protección para redes 10BASE-T1S, así como para proteger otros tipos de Ethernet para el automóvil (por ejemplo, 100BASE-T1) y otras redes antiguas en la automoción. Todos los componentes de protección de los que hemos hablado están disponibles en Mouser Electronics, distribuidor autorizado de TDK.
Artículo escrito por Mark Patrick de Mouser Electronics
