共模电感在总线中的作用再次阐述国家级电力期刊排名前列反复强调其重要性

在设计CAN节点时，我们通常为了提升总线通信的可靠性，会对CAN接口进行各种保护措施。然而，这种做法并非所有应用都需要，过度防护不仅增加了成本，还可能影响信号质量。本文将详细探讨共模电感在总线中的作用及其重要性。

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，有时候甚至会影响波形质量。工程师们往往为了确保可靠性，对CAN节点加强外围电路，以防万一。对于是否需要共模电感，我们主要从电磁兼容（EMC）角度来考虑。

首先，让我们介绍一下共模干扰及其传输路径。图1和图2分别展示了差模式和共模式干扰，以及它们的传输路径。在差分信号驱动的情况下，如同CAN总线一样，差模式干扰产生于两条传输线之间，而共模式干扰则同时出现在两条线上，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

共模电感是一种特殊结构，它包括两个半环形磁环，上下各一个，与相同匝数但方向相反的线圈绕制而成。当磁环内形成的磁力线相互叠加时，由于共同阻抗大，因此起到了衰减干扰的作用。而对于差分信号所形成的磁力线，则由于抵消，从而没有抑制作用，只有很小程度上的影响来自于线圈电阻和漏感。

此外，作为双向滤波器，共模电感既能有效滤除信号上方的共模型噪声，又能够抑制自身对外部环境造成的散射效应。这意味着它可以很好地吸收或屏蔽那些与内部系统无关、但可能对其他设备造成破坏性的高频噪声。此外，它还能够保护设备免受由其他电子设备引入的一些形式不必要的声音输入，如静音处理机等装置经常使用这种技术来降低操作室声音水平，即使是最好的耳塞也无法完全隔绝所有声音，因此如果这些声音足够强烈，可以通过物理介质（如墙壁）被重新放大，并且成为回声房间中的问题来源。

第二部分将讨论CAN总线特性以及为什么选择加入这项额外安全措施。在实际情况中，即使存在一些隐患，也不会立即导致事故发生，因为潜在风险是逐渐积累起来的，而不是一次性的爆发。如果可以的话，最理想的是避免任何潜在风险，但这并不现实，而且成本极为昂贵。但另一方面，如果只考虑短期经济利益，那么忽略这些潜在风险也是合理之举，因为它们似乎没有直接威胁到用户安全。不过，在长期看来，这样的决定可能会导致更大的经济损失，因为如果不采取预防措施，一旦出现故障，就必须花费大量资源去修复或者替换设备。这就是为什么很多公司选择投入巨资购买最新技术以提高产品耐久性和可靠性的原因之一——虽然目前看起来这样的投资似乎是不必要或不可行，但长远来看，它们提供了一定的保障，以便当某天出现问题时，不必担心付出的代价太高。

第三部分涉及为什么要加入这个额外层次安全措施。在设计网络通信系统时，不仅要考虑数据流动，更重要的是要确保网络本身不会因为未预料到的事件而受到破坏。这意味着除了选用性能优良且符合标准要求的地面-空气转换器之外，还应该考虑如何通过物理界限（如金属屏障或塑料薄膜）有效地隔离整个系统，使其成为一个独立单元，从而最大化地减少从内部因素带来的危险，同时保持整体稳定运行能力。此方式允许安装者根据具体需求调整边界条件，以适应不同的环境和应用场景，同时仍然保持高度灵活性和适应能力，从而能够针对各种不同类型的问题进行快速响应，无论是在空间还是时间上都是如此。