中国电力期刊共模电感在总线中的作用反复探究
导语：在CAN节点的设计中，我们通常为了确保总线通信的可靠性，会为CAN接口增加各种保护措施，但并非所有应用都需要这样做。过多的防护不仅会增加成本，还会影响信号质量。本文将深入探讨共模电感如何应用于总线，以提高其抗干扰能力。
在实际应用中，尽管许多工程师为了安全起见，会对CAN接口加上外围电路，但我们发现这些额外的防护措施并没有显著改善指标，只是影响了波形质量。因此，我们需要审慎地考虑是否真的需要这些额外的防护措施。
共模电感
首先，让我们来了解一下共模干扰及其传输路径。在图1和图2中，可以看到差模和共模干扰以及它们如何通过驱动器和接收器产生。由于差分信号是通过两条独立线传输的，因此这两种类型的干扰有着不同的特点。
图1：差模干扰及传输路径
图2：共模干扰及传输路径
共模电感是一种特殊类型的滤波器，它可以有效地抑制共模信号，并减少对外部环境造成的电磁污染。这一技术对于那些要求极高EMC性能的情况尤其重要。
CAN总线特性
CAN总线作为一种差分通讯协议，其内部结构能够很好地抵御共模干扰，如图4所示。但即便如此，这并不意味着我们的系统完全免受影响，因为快速上升沿等因素仍然可能引起问题。
为什么要使用共模电感？
虽然现代汽车电子产品已经具备较好的EMC性能，但是为了满足严格标准，如CISPR25，我们仍然需要采取进一步措施。在某些情况下，加装一个合适大小（如51μH）的共模电感可以显著降低噪声水平，如图5所示，这对于通过车规测试至关重要。
优缺点分析
尽管使用合适大小和位置放置的一组共调滤波器可以大幅度减少噪声，但它也带来了两个主要问题：谐振与瞬态压力。谐振可能导致信号失真，而瞬态压力则威胁到设备安全。此外，由于这种解决方案依赖于物理空间中的寄生参数，其效果也受到距离、布局等因素限制。
总结
从以上分析可知，在选择是否采用共同滤波技术时，我们必须权衡其带来的利弊。虽然它能够有效抑制沟通网络中的噪声，并且符合现有的汽车行业标准，但同时也存在一定风险，比如网络效应、工作距离以及安装位移等问题。此外，对于那些只需基本通信功能而不要求高度保护的人们来说，不必进行额外投资以获取更高级别保护。这使得每个用户根据自己的需求决定是否实施这个解决方案成为必要的一个考量因素。
ZLG致远电子公司基于长期经验推出了具有高防护等级隔离芯片——CTM1051(A)HP系列，该系列符合国际ISO11898-2标准，静電防護等級可達接觸±8kV，空氣放電±15kV，以及浪涌防護能夠達±4kV，是一個完美無瑕解決方案來應對工業環境中的嚴苔條件，它們設計簡單易於安裝，即插即用，並且支持圖7所示之EMC性能圖表。而具体原理如下圖8所示。
图7 CTM1051(A)HP 的 EMC 性能
图8 应用原理图
