PoC电感宽频高阻抗升级解决同轴传输挑战

电子发烧友网报道（文/李宁远）在一根线缆上同时直流供电并传输交流信号，是很多车载摄像头模块和其他类似的远程设备都会使用的一种供电方案，被称为PoC同轴电缆供电。随着车载接口向高速化一路狂飙，车载高速接口的用量在整车里也在不断攀升，在以LVDS传输信号的车载摄像头等系统里，PoC同轴电缆供电这项技术也在不断发展。
 
使用PoC分隔直流通路与交流通路
 
PoC利用电源叠加技术，通过一根同轴电缆处理直流供电和交流信号而且不干扰，其中需要通过电感和电容来对直流和交流进行分隔。在PoC应用中，供电线受信号干扰的问题往往比较严重，需要通过适当的EMC滤波网络来解决，此时电感的选择会在通路中发挥出重要作用，能直接影响到信号质量和供电效率。
 
对交流信号通路来说，同轴电缆中的交流信号一般都是高频状态，此时电感的阻抗越高越好，能够防止高频信号在此环节流失导致信号衰减，严重影响通信质量。这也是为什么在PoC滤波设计中会有2阶甚至3阶的滤波方案，就是为了构建起足够带宽的高阻抗特性。
 
在直流端，则需要电感的内阻和线缆的内阻尽可能低，减少直流供电的损耗提高供电效率。为了提高供电效率，供电电压肯定也会尽可能提高一些，这时候就需要配合电容来适配承压能力了。和交流侧的电感相比，直流侧的电感需求简单明了，选择起来需要考量的因素少很多。
 
PoC电感的宽频带高阻抗
 
想要实现高质量的信号传输，PoC在交流端的要有良好的抗噪特性，具体到电感，体现在宽频带和高阻抗上。通信频带的带宽可能只有几MHz，可能达到几百MHz，也有可能到GHz，想要在这么宽频带的范围里保证高阻抗并不是很容易，再加上还要兼顾到直流侧的低电阻要求。
 
在PoC应用里，为了隔开宽频带的信号和电源，在宽频带中确保高阻抗，往往会多个电感组合。因为单体电感即便阻抗很高，也很难确保带宽足够，一般采取多个电感组合构建符合要求的PoC电感。
 
组合构建的PoC电感不可避免地会增加其中的线圈数，使得直流内阻变大，因此如何在满足宽频带和高阻抗的基础上尽可能不对直流内阻产生过多影响是PoC选择电感的权衡与考量。
 
车载摄像头系统的普及，使得对于可通过同一条电缆同时传输信号和电源的PoC方式的需求有所增加，宽频高阻抗的PoC电感需求也随之增加。不少被动元器件厂商都针对此类应用推出了专用的电感，简化PoC中的元器件设计。
 
比如TDK改良了传统电感的多层线圈结构，采用单层线圈结构避免了寄生电容的扩大，提高了共振频率，在电感值相同的情况下能实现更高的频带和阻抗特性。村田的PoC专用电感也采用了特有的陶瓷材料和线圈结构，在小尺寸内实现了宽频高阻抗。顺络电子同样针对2阶和3阶滤波方案优化了不同的电感组合实现了高噪抑制。
 
这些专用PoC电感都大幅改良了尺寸，比起以往实现PoC，减少了很多元件的使用数量和贴装空间，很符合现在车载设备往小型轻量化发展的趋势。
 
大电流特性也是一些领先的电感厂商在满足了宽频特性和高阻抗特性后，开始推进的PoC电感发展方向。大电流能力能够减少电流应用中的阻抗变化，也是提升PoC系统整体性能的不错方案。目前TDK和村田在大电流能力上比较突出。
 
小结
 
PoC的运用，让数据和电力在同一根线缆上实现传输，减少了车内线束使用，节省了空间也减轻了不少重量。宽频带高阻抗PoC电感的加持下，PoC系统得以在更少的元器件和更小的尺寸下实现，进一步加快了车载设备的轻量化发展。
 
不只是汽车应用，在越来越多视频数据链路应用，尤其是电源难以安装的应用，PoC可以提供很好的电源和数据传输，未来还有很多用武之地。这些应用也会进一步推动PoC专用电感的发展。