6 实现挑战和缓解方案

向高速数据线注入直流电源会带来信号完整性风险。增加差模电感 (DMI) 网络可降低线路上的差分阻抗，从而导致回波损耗恶化。两个导体之间的不平衡会产生共模电流，从而导致模式转换并加剧电磁辐射。添加串联电感可降低较低频率端的差分阻抗，并导致压降性能降级。

缓解策略

• 磁性元件选择：使用为 PoDL DMI 网络而设计的专用高隔离度磁性元件。DMI 网络的差分阻抗和耦合因子对 PoDL 性能有显著影响。

  增加 DMI 网络的电感值有助于改善回波损耗和压降。DMI 网络通常会在低频端增加额外的差分阻抗。增加电感值会使差分阻抗恶化转至较低的频率范围，并防止在工作频率范围内产生任何影响。

  与双隔离电感 DMI 网络相比，选择耦合电感 DMI 网络可降低模式转换因子。耦合 DMI 网络可滤除线路上的任何共模噪声，以帮助进行模式转换。此外，双隔离电感 DMI 网络的两个电感之间通常有一定的容差差异。具有更高的耦合因子可进一步降低差分噪声，并提供更好的模式转换测量结果。耦合 DMI 网络的另一个优势在于，通过增加互感因子，可提高线路上的差分电感或阻抗。

  图 6-2 PoDL 网络的阻抗计算
  但是，较高的电感值通常会降低 DMI 网络上的电流支持。如果客户希望在大电流支持应用中获得更好的信号性能，则增加 DMI 网络的规模是 DMI 网络需要权衡的取舍：

• 功率损耗优化：在雷达应用的高压系统中，CMT 网络的额外功耗始终是一个需要关注的问题。例如，在 48V 系统中，PSE 和 PD 电路板上始终存在额外的功耗 V²/R。但是，图 6-3 中的以下 PoDL 设计可能有助于解决这种功率损耗情况。

• 设计 1（左图）：将共模终端移至交流耦合电容之前。此设计完全消除了共模终端处的功率损耗。
• 设计 2（右图）：将两根电线连接到正极电源，并使用电缆屏蔽层作为接地基准。此设计还消除了共模终端的功率损耗，是屏蔽电缆的常用方法。

• PCB 布局优化：对于严格的去耦网络优化和受控阻抗布线，请遵循布局说明以进一步提升信号完整性性能：
  • 将 DMI（差模电感）网络与 MDI 线路布置在同一层。
  • 直接在 DMI 封装上连接过孔，并在顶层将过孔与 MDI 线一起布线。
  • 尽量减少 DMI 和 MDI 线路之间的残桩。
  • 防止过孔过于靠近 DMI，以避免任何阻抗下降和模式转换。
  • 将底层的电源和接地多边形覆铜与 DMI 网络连接起来。
  • 在 DMI 和 CMC 网络下方留空。
  • TI 建议在底层放置共模终端。
  • 使 MDI 线路和 DMI 网络保持对称。
  
  
• 图 6-5 PoDL 布局建议
  
  
• PoDL 网络的其他实现注意事项：
  • 电缆选择：电缆的额定值必须同时满足以太网所需的差分阻抗 (100Ω) 和 PoDL 负载所需的载流能力。
  • 安全性和可靠性：实现必须遵循严格的汽车安全标准 (ISO 26262)，以防止电源故障危及安全关键型传感数据流的数据完整性。实现应采用 PSE 源器件，以在出现过流或欠流、意外分类、反向电压或电流保护时停止电力传输。