共模电感在总线上的作用稳压交流电源的反复强调
在CAN总线设计中，我们往往为了确保通信的可靠性，会为CAN接口添加各种保护措施，但并非所有应用都需要这样做。过度防护不仅增加了成本，还可能影响信号质量。本文将探讨共模电感如何用于改善总线性能。
在实际应用中，我们常见于许多CAN产品中使用共模电感，但在常规测试中却难以观察到它对哪些指标有显著提升。一些工程师为了确保可靠性，会对CAN接口进行全面外围电路的增设。然而，考虑到现有的CAN芯片已经具备良好的抗静电和瞬态电压能力，以及EMC性能，这样的做法是否必要值得商榷。
首先，让我们来了解一下共模干扰及其作用。在图1和图2中分别展示了差模干扰和共模干扰的产生路径。差模干扰产生于两条传输线之间，而共模干扰则是在两条线上同时产生，其参考点是地面。
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结构，它通过一个磁环中的两个半环，上下各绕制相同匝数但方向相反的线圈来实现。这使得磁力线相互叠加，从而形成较大的阻抗，以此来抑制共モ模式信号污染。而对于差分信号，由于磁力线相互抵消，因此没有抑制作用，只有极小量的漏感对其造成影响。此外，这种双向滤波器既能有效滤除信号上方的共莫模式污染，又能抑制信号本身发出的电磁污染。
接着，我们需要了解一下CAN总线特性。如图3所示，CAN收发器内部采用开源、开漏输出形式，这样可以轻松实现显性和隐性的驱动，同时保证了差分传输形式，使得对于来自外部的共同模型污染具有很强抵御能力，如同在图4所示那样，可以通过高频率上的跳变沿消除这些污染。但即便如此，在实际操作中也存在问题，如未完全消除从收发器自身带来的EMC问题。
图3： CAN收发器驱动电路
图4： CAN传输波形
最后，对于为什么要加入共模电感的问题，有多个解答之一就是为了提高EMC性能。在车辆电子标准（CISPR25）严格要求下的环境下，加装合适大小的共同模型滤波器能够显著降低噪声水平，如同在图5所示那样，不仅满足了现行汽车电子标准，而且还留有一定的裕度空间。但这种方法并不完美，因为它可能引入谐振或瞬态压力问题，并且因为寄生参数导致稳定性不足，即使如此，它仍然是解决工业通讯挑战的一种有效手段。
因此，在决定是否加入共同模型滤波器时，我们必须权衡其优缺点，并根据具体情况作出决策。如果我们的需求不是特别严格，那么保持简单就好了；如果则需要进一步分析以确定最合适方案。
