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共模电感在总线上的作用反复探究电源模块的电路原理

在CAN总线设计中,我们往往为了确保通信的可靠性,不遗余力地为CAN接口添加各种保护措施,但实际上并非所有应用都需要这么做。过度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。

在实际操作中,尽管许多工程师为了安全起见,会对CAN进行全面外围电路的配置,但我们注意到,在常规测试中,并没有看到共模电感对哪些指标有显著提升反而可能影响波形质量。因此,我们必须审慎考虑是否真的需要在每个场景下使用共模电感。

首先,让我们来了解一下共模干扰及其作用。在图1和图2中,我们可以看到差模式和共模式干扰以及它们传输路径的示意图。这些驱动器和接收器采用差分信号传输方式,这与CAN总线类似。差模式干扰产生于两条传输线之间,而共模式干扰则是两条线同时产生,其参考点是地面。

图1:差模式干扰及传输路径

图2:共模式干扰及传输路径

正如所述,共模电感是一种双向滤波器,它既能有效地抑制信号线上的共模信号,同时也能减少信号本身对外部环境的电磁污染。此外,如同图3所示,通过这种开源、开漏输出形式,可以轻松实现显性电平的驱动,而隐性电平则通过终端阻值放大以实现。

对于这种自带差分特性的总线来说,即使存在一定程度的EMC问题(如快速上升沿等),但通过相减操作(如表4所示)能够很好地消除来自外部环境的共同噪声。但即便如此,如果要满足更严格标准,比如汽车电子CISPR25标准,那么就需要进一步采取措施,比如安装额外设备以降低整体发射水平,如加装61μH的滤波器,对比了未加滤波器的情况(红色曲线)与加装后情况(绿色曲线)。

此时,就出现了一个问题:为什么还要使用额外设备?答案很简单——因为现有的芯片性能虽然优秀,但仍然无法完全达到车规要求。这就是为什么选择增添某些辅助手段,如加入适当大小的大容量滤波组件,从而提高系统整体性能的一种策略。而且,这样的方案通常比较经济实惠,因为它利用的是已经广泛认可且成熟技术。

然而,在实施这样的方案时,也有一些潜在的问题需要考虑,比如下一节将详细介绍,其中包括谐振效应、瞬态压力,以及其他可能引发的问题。如果仔细分析这些挑战,并针对性的解决方案提出,则可以有效克服这些困难,从而保证整个系统运行稳定高效。

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