共模电感在总线中的作用开关电源模块的反复之心
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，却难以明显看到其改善效果，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，对CAN接口进行全面外围电路的安装。尽管CAN芯片本身具有良好的抗静电和瞬态电压能力，一些收发器还具备优秀的EMC性能，但我们仍需根据具体设计要求逐步增添防护和滤波措施。
首先，我们来了解一下共模干扰。在差分信号传输过程中，如图1、图2所示，差模干扰和共模干扰分别通过不同的路径产生。这两种干扰模式对应着不同的处理方式：对于差模信号，由于磁环内形成的磁力线相互抵消，没有抑制作用；而对于共模信报，则可以通过磁环中的双向滤波器（即共模电感）有效地抑制。
然后，我们要考虑到CAN总线特性的设计原理。如图3所示，开源开漏输出形式使得总线驱动更为灵活，而内部差分传输形式也自然具有很好的抗共模干扰能力，如图4所示。但实际上，即便看似完美无瑕的波形，也可能存在无法满足限值要求的情况，比如传导发射的问题。
接着，我们探讨为什么需要增加共模电感？除了选择高性能且符号符合标准的CAN芯片之外，加装外围电子元件是另一种方法，以提高整体系统的EMC表现。在现行汽车电子CISPR25标准下，对传导骚扰有严格限制。许多现有的收发器均未能达到这些标准，因此加装共模电感成为必要的一步，如图5所示，在各频段下噪声改善明显，并且测试结果显示有充足裕量。此举既能满足车规要求，又避免了因谐振和瞬态压力带来的问题。
最后，我们回顾一下关于加装共模电感的一些关键点：它能够有效减少传导骚扰，同时提供了一种简便易行的手段来提高系统EMC性能。但是，它同样带来了两个挑战：谐振可能导致信号质量降低，而高价值短路或热插拔等操作则可能引起瞬态高压威胁受害设备安全性。此外，对于大多数工业应用，其需求并不严格，因此是否添加这一保护措施取决于具体情况。
ZLG致远电子基于长期经验积累推出了CTM1051(A)HP系列隔离单元，该系列产品符合ISO11898-2标准，可提供极佳静電與空氣放電保護，並且設計簡單實用，可以應用於各种恶劣环境。此外，它們還展示了如何通過简单原理圖（见图8）实现这一目标，为用户提供了一套完整解决方案（见图7）。
