共模电感在变频电源总线中的反复作用简介
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，为了保证可靠性，不惜增加外围电路。尽管CAN芯片本身具有良好的抗静电和瞬态电压能力，而有些收发器还具备优秀的EMC性能，我们依然根据设计要求逐步增添防护和滤波措施。
首先，让我们了解一下共模干扰。在差分信号传输过程中，如图1、图2所示，差模和共模干扰分别产生，并通过不同的路径传播。对于CAN总线而言，它采用差分信号传输机制，因此主要关注的是如何抑制共模干扰。
图1：差模干扰及传输路径
图2：共模干扰及传输路径
磁环式共模电感是解决这一问题的一种方法。在一个磁环上绕两条相同匝数但方向相反的线圈，可以有效地衰减共同存在于两条线上的磁力，从而起到抑制共模干扰的作用。而对于差分信号，由于形成的磁力相互抵消，没有阻碍作用，只有极小的寄生参数可能略微影响差分信号。
接下来，我们来看看CAN总线自身特性的优势。当收发器内部开源开漏输出时，如图3所示，可以轻松实现显性电平驱动，同时隐性电平通过终端放大器放置实现。此方式使得总线内固有的差分形式能够很好地抵御外部来的共模噪声，如同图4所示。但即便如此，在某些情况下，比如快速上升沿等仍可能导致EMC问题，使得看似完美无瑕的波形实际上却向外散发着潜在的问题。
图3：CAN收发器驱动电路
图4：CAN传输波形
既然知道了为什么要加装这些外围设备，那么何时应该考虑添加呢？除了选用更高性能符合标准要求的组件之外，加装额外设备也是另一种选择。在汽车电子行业严格遵循CISPR25标准的情况下，对于无法满足限值要求的情景，加装合适大小（如51μH）的共模電感可以显著降低噪声水平，如图5所示，但这也带来了谐振和瞬态压力的风险，以及与长距离通讯节点相关的问题。
最后，虽然现行车规限制允许使用这种方法来快速通过测试，但是它也带来了其他挑战。这强调了一点，即使是最简单的手段，也必须仔细权衡其优缺点，以确保最佳决策。在工业环境下，如果没有严格限制对旁导骚扰，则不必过度担心此类问题。不过，对那些需要最高级别保护的人员来说，更专业化且定制化解决方案是不可或缺的一部分——比如ZLG致远电子推出的CTM1051(A)HP系列隔离单元，其能够承受极端恶劣环境，并提供简便易用的操作原理（见图片7），具体原理参见图片8）。
