在21世纪电源网的征程中共模电感如何反复展现其总线保护之美
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接口增加各种器件，但并非所有应用都需要这样做。过多防护不仅增加成本，还可能影响信号质量。本文将详细探讨共模电感如何在总线上发挥作用。
我们观察到许多实际应用中使用了共模电感，但在常规测试中却看不到它对哪一项指标有显著改善，这反而可能影响波形质量。工程师们为了保证可靠性，往往会对CAN接口增加全面外围电路。虽然CAN芯片本身具有很好的抗静电和瞬态电压能力，以及良好的EMC性能，但我们仍然需要根据设计要求逐个添加防护和滤波等外围设备。在考虑CAN总线是否需要加共模电感时，我们主要从电磁兼容性的角度出发。
共模干扰与共模电感
首先，让我们来介绍一下共模干扰及其传输路径。在图1和图2中，分别给出了差模式和共模式干扰及其传输路径。这些驱动器及接收器采用差分信号传输方式，如同用于汽车电子系统中的CAN总线。这两种类型的干扰产生于不同的情况下：差模式干扰发生于两条传输线之间，而共模式干扰则是在两条线同时产生，并以地为参考点。
CAN总线特性
我们的目标是理解如何通过优化设计来减少或消除这些问题。让我们深入探讨一下使用通用的开源、开漏输出形式（如图3所示）的收发器内部结构，它可以轻松实现显性以及隐性的高低水平控制，从而有效地抑制来自外部环境的噪声影响。
为什么要加入共模电感？
尽管现有的车规标准（如CISPR25）对于传导骚扰有严格规定，而且许多现代受控应答式网络（Controller Area Network, CAN）产品已经配备了更高级别的EMC保护措施，但仍然存在一个关键挑战，即满足现行汽车工业标准中的限值要求。此时，加入适当数量的合适大小的共模滤波器就变得至关重要，如图5所示，其中展示了不同情况下的测试结果表明，在多个频段内，共同滤波效果非常明显，同时也提供了额外安全裕量，以便满足当前汽车行业紧迫且复杂的情景需求。
限制因素与挑战
然而，加装此类滤波元件并不没有其局限之处。一旦安装，这些组件就会引入新的谐振问题，因为它们包含寄生参数，如直流阻抗、寄生耦合效应等，这些都会导致信号质量受到损害，如图6所示。当这种谐振发生时，它会引起信号下降沿上的尖锐变化，使得整体数据包失去原本预期的一致性。此外，由于这类滤波元件尺寸较大，并且直接位于收发器端口附近，它们容易受到热插拔操作或其他意外事件触发瞬态突变，从而造成潜在损坏风险。如果未能妥善处理这一问题，就可能使整个系统不可靠甚至完全崩溃。
综上所述，对于一般工业应用来说，不必过度担忧关于能够承受一定程度恶劣环境条件下的稳定运行，而只需简单地遵循基本原则即可获得理想结果。在这样的背景下，一种名为CTM1051(A)HP系列隔离单元被提出，该系列符合国际ISO11898-2标准，可以提供静电防护等级达到±8kV接触放電、±15kV空气放電，以及浪涌防护达到±4kV隔离功能，为解决以上提到的难题提供了一种简便、高效且易于实施的手段，其工作原理如同以下图片7所示。而具体技术细节则依赖于应用程序原理图如下图片8说明描述进行解释与分析。
