積層電感在汽車 PoC 應用中扮演重要角色

在高速公路上行駛的較新款高階和中階車輛，可能會運用同軸纜線供電 (PoC) 纜線組件傳輸高頻寬電子系統所需的電源和資料，並藉此降低佈線複雜性和整體重量。隨著車用資訊娛樂和駕駛輔助應用運用於低階市場，即使是低成本的車輛也開始採用 PoC 技術。

如今，美國市場的所有車輛，無論其售價，都需具備倒車顯影和自動緊急煞車功能。PoC 佈線可以透過單一纜線傳輸電源和資料，是一種更簡單、更具成本效益的方式 (圖 1)。此技術可減輕重量，因此有助於提高燃油車的燃油效率和電動車 (EV) 的里程。具有更簡單的纜線組件，有助於減少安裝和維護的時間和人力，並節省材料成本，且可擴展至製造商的整個產品線。

圖 1：典型 PoC 傳輸系統線路圖 (圖片來源：TDK Corporation)

然而，在單一同軸纜線上結合訊號和電源，本質上會產生雜訊，因此汽車 PoC 應用需要高阻抗濾波電感，才可確保複雜的電子系統能可靠運作。適當的阻抗匹配很重要，能避免壓降、功率損耗、資料衰減；這些都可能會對車輛操作造成不良影響。

積層電感可確保傳輸乾淨的訊號，因此重要性越來越高。汽車製造商持續增加車載電子產品數量，由於積層電感外型超緊湊，並能提供高電感值和阻抗，因此可滿足節省空間的需求。

PoC 如何符合汽車應用需求

PoC 透過單一纜線簡化電源和資料的傳輸，採用較少組件也可節省材料成本，並減少潛在的故障點。

此技術更容易擴充，支援其他功能，對組裝商而言是關鍵，他們可添加更多感測器和其他車用資訊娛樂和安全性的電子產品，包括更複雜的先進駕駛輔助系統 (ADAS)。高階車輛持續超越一般效能，提供更多頂級功能，例如 Level 2 自動駕駛、360 度全景鏡頭，以及自動路邊停車和垂直停車。

這需要能夠處理高速資料傳輸，具備高解析度視訊，以及即時通訊的能力。PoC 的高頻寬、高頻率能力有助於實作這些進階車輛系統；這些系統對多感測器融合、5G 連線、集中運算架構、邊緣運算功能更加深依賴。 PoC 可支援汽車產業標準，例如 FPD-Link III，每個鏈路最高可達 4 Gbps，且車用乙太網路傳輸速度高達 10 Gbps。

汽車應用的設計必須符合嚴格標準，尤其是因應典型車輛中高頻來源 (如點火系統和電動馬達) 引起的電磁干擾 (EMI)。 EMI 雜訊可能會干擾重要的安全和車用資訊娛樂系統；這些系統可協助駕駛避免倒車碰撞、保持在車道上，以及在有車輛、行人或其他障礙物時降速或停止。

屏蔽同軸纜線可提供一些對 EMI 的防護，但由於 PoC 同時傳輸電源和資料訊號，因此應用需要濾波器以防止串音和潛在的系統不穩定。 訊號線側的電容用於阻斷直流電源供應器的電流，電源供應器線上的濾波電感則可防止寬頻訊號干擾。

電源線上的濾波電感可抑制雜訊，並透過阻擋干擾確保訊號完整性，同時允許直流電流流動。 輔以表面黏著晶片磁珠，可抑制 EMI，將串音降至最低，並提供本機濾波。

晶片磁珠和濾波器電感搭配，可確保以單一同軸纜線無縫傳輸電源和高頻資料訊號。 各組件皆輔助管理雜訊和維持訊號完整性。 有助於確保乾淨的電力傳輸和穩定的資料通訊，對於 PoC 汽車應用的可靠性和效率非常重要。

電感在 PoC 系統中的角色

標準線圈電感可用於阻擋電力線的高頻資料訊號，同時允許直流電通過，但可能體積較龐大，並且在 PoC 應用所需的高頻範圍內有較差的效能。 典型的 PoC 濾波器由四個電感和晶片磁珠組成，佔據印刷電路板 (PCB) 上的寶貴空間。

積層電感非常緊湊，更適合汽車應用的空間受限需求。 由堆疊導電和絕緣材料層組成，形成緊湊的單晶片結構，因此非常適合汽車系統使用。

產品設計人員在選擇最合適的積層電感時，必須平衡效能、尺寸和可靠性，以確保達到高效率的電力傳輸和資料完整性。 PoC 系統中的高頻資料訊號需要電感在寬頻率範圍內 (通常為 MHz 至 GHz 範圍) 持續保持高阻抗，才能有效抑制雜訊。 低直流電阻 (DCR) 也是減少功率損耗的關鍵，特別是針對電動車等應用。

設計人員應考量到雜訊環境，並考慮將積層電感與晶片磁珠配對以增強 EMI 抑制效果。 一個積層電感和兩個晶片磁珠可以取代上述四個電感的組合，進而大幅縮減所需的 PCB 面積。

用於 PoC 應用的積層電感，其設計符合嚴格的汽車標準 (如 AEC-Q200)，並可在高頻下提供卓越的 EMI 抑制效能。 採用先進的製程製造，可針對大量汽車生產的需求進行擴充。

TDK MLJ-G 系列電感

TDK Corporation 提供各種用於濾波器電路的電感，以滿足汽車 PoC 應用的嚴格要求。 MLJ-G 系列分成兩組產品，均針對 ADAS 中使用的交流組件提供高阻抗以及不同選項，可滿足各式應用。 這些電感依據汽車級規格打造，十分耐用，足以耐受車輛行駛時常見的衝擊，並具有較長使用壽命。

新款的 MLJ1005-G 系列電感，如 MLJ1005WGHR27PTD25 (圖 2)，尺寸為 1.0 mm × 0.5 mm × 0.5 mm。 支援高達 480 mA 的電流，並在高頻下達到高阻抗及最低效能降額，可因應汽車 PoC 實作 (如使用 SerDes 傳輸的攝影機系統) 中資料傳輸速度的提升。

圖 2：TDK MLJ-1005-G 系列電感代表圖 (圖片來源：TDK Corporation)

MLJ1608-G 系列電感尺寸稍大，為 1.6 mm × 0.8 mm × 0.8 mm，在尺寸和效能之間達到平衡。 例如，MLJ1608WGCR56NTD25 支援高達 500 mA 的電流，相較於傳統積層電感，在施加電流期間阻抗變化較小。

MLJ1608-G 系列的最大阻抗可達 2,500 Ω，並在 300 MHz 至 2 GHz 頻率範圍內保持1,000 Ω 以上的位準，有效濾除高頻雜訊。 在機械振動下以及 -55°C 至 +125°C 的溫度範圍內可靠運作，符合汽車產業標準。

MLJ-G 產品線使用低損耗鐵氧體材料，可吸收和分散 EMI，確保最低能量耗散，有助於在高頻汽車環境中保持訊號完整性。 具有低直流電阻，因此可將能量損失降至最低，即使在緊湊的高效能汽車設計中，也能確保達到高效率電力傳輸。

配對晶片磁珠與電感

設計人員可搭配輔助 MLJ-G 系列電感的雜訊抑制晶片磁珠，增強其汽車 PoC 應用的效能。

TDK 的 MMZ 系列晶片磁珠專為訊號和電源供應器電路所設計。 可在較寬廣的頻率範圍內提供高阻抗，因此適合抑制高頻雜訊。 MPZ 系列針對汽車電源線應用經過最佳化，提供低直流電阻和高電流處理能力，可維持 PoC 電路的電源完整性。

結論

TDK 的 MLJ-G 系列電感以及 MMZ 和 MPZ 系列晶片磁珠能滿足汽車 PoC 應用的嚴格要求。製造商不斷增加的安全和車用資訊娛樂應用需高可靠性，以確保可靠的操作和訊號完整性。