共模电感在国内十大电源排名中的反复作用简介
在CAN总线设计中，我们往往为了确保通信的可靠性，会为CAN接口添加各种保护设备。然而，这并非所有应用都需要，过分防护不仅增加了成本，还会影响信号质量。本文将探讨共模电感在总线中的作用及其对信号质量的影响。
我们观察到许多实际应用中使用了共模电感，但在常规测试中，却难以发现其明显改善效果，有时甚至会对波形质量产生负面影响。工程师们出于预防万一，对CAN接口进行全面外围电路设计。尽管CAN芯片自身具备良好的抗静电和瞬态电压能力，一些收发器还具有优秀的EMC性能，我们可以根据设计要求逐个增添防护和滤波措施。在考虑总线是否需要加装共模电感时，我们主要关注的是从EMC角度出发。
首先，让我们来了解一下共模干扰。在图1和图2中分别展示了差模干扰与传输路径以及共模干扰及其传输路径。这两种干扰机制对于差分信号传输有着不同的作用：差模式是指两条传输线之间产生的干扰，而共模式是在两条线同时受到相同方向磁场影响，导致整个系统失去参考点，从而引入噪声。
图1：差模式干扰及传输路径
图2：共同模式干扰及传输路径
然后，我们来谈谈如何解决这一问题——通过使用共模电感。一个典型的共模滤波器由两个半环结构组成，每个环上绕有相同数量但方向相反的导体。当磁力沿着这两个半环同向移动时，它们彼此抵消，从而减少了共同模式噪声。而对于差异式信号来说，由于磁力沿不同方向运动，因此它们互相抵消无效，几乎不会受到影响。
随后，让我们看看如何实现这种技术。在图3中展示了一种常见的开源、开漏输出驱动方式，这样做能够很好地实现显性高频段驱动，同时隐性低频段则通过终端阻容放大。这使得总线能轻松实现显示性的高频率切换，并且可以有效地消除来自外部环境的一些噪声（如来自车辆内部其他电子设备），如图4所示。但即便如此，在没有适当防护的情况下，也可能出现由于高速变化造成的不可预测行为，如跳变等现象，这些都可能导致EFT、浪涌等类型的问题。
最后，让我们来分析为什么要使用这些额外的手段？除了选择更为优质性能符合符号要求的CAN收发器之外，加装一些简单的手段，如增加 共模滤波器，可以作为一种简便途径之一。在汽车电子标准CISPR25方面，对于通道骚扰限值有严格规定很多现代工业控制系统均无法满足这些标准。此时，不加任何补偿措施或采用较弱补偿措施通常不足以满足需求，因此必须采取额外行动，以确保我们的设备能够达到或超越这些要求，如表5所示，其中展示了未安装和已安装 共模滤波器后的结果；清晰可见，在各个频率范围内，都能看到明显降低噪声水平，并且还有很大的裕量空间供进一步优化。
然而，将这样的设计方案付诸实践也带来了挑战，比如谐振问题和瞬态保护问题。一旦不能正确处理这些潜在的问题，就可能导致严重后果，比如损坏重要部件或者整个系统崩溃。因此，在选择最合适方案之前，要仔细权衡利弊，并考虑到具体应用场景下的特定需求。如果不是必要情况下，不必过度依赖这个技术手段，因为它本身并不完美，其缺点远超过优势。不过，如果你想寻找一个既安全又高效解决方案，那么CTM1051(A)HP系列隔离module就是一个不错选择，它提供了一种兼顾功能与成本效益的大规模生产解决方案，而且完全符合国际ISO11898-2标准，为恶劣环境下的工作提供了坚实保障。此外，该产品极其易用，即插即用，无需复杂配置程序，只需查看原理图（如表8所示）就能轻松理解并实施。你只需决定是否愿意承担潜在风险，然后按照你的决策行事。
