共模电感在总线中的作用再次阐述开关电源电路详解图的反复探究
在CAN总线设计中，我们往往为了确保通信的可靠性，会为接口增加各种保护措施，但并非所有应用都需要这些额外的防护。过度防护不仅会增加成本，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对信号质量的影响。
实际上，在许多CAN产品中，共模电感被广泛使用，但在常规测试中，却难以观察到它对任何特定指标有显著改善。这促使工程师们为了万无一失地确保可靠性，而对CAN进行全面外围保护。尽管如此，许多现代CAN芯片已经具备了很好的抗静电和瞬态电压能力，有些收发器甚至内置了良好的EMC性能。在应用时，我们可以根据具体需求逐步添加防护、滤波等外围设备。
对于是否需要在CAN总线上安装共模电感，我们主要从EMC角度考虑。首先，让我们来看看共模干扰如何产生以及它是如何传输的。图1和图2分别展示了差模干扰和共模干扰，以及它们如何通过传输路径传播。图中的驱动器及接收器采用差分信号传输，与CAN总线类似。
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设计，它包括两个半环形磁圈，每个半环分别绕着相同数量但方向相反的线圈。当两条同频率且相位相同的交流磁场同时存在于两个半环内部时，这两股磁场会互相抵消，从而有效降低或抑制所谓“同向”或“同频”的寄生参数带来的噪声问题。此外，由于这种设计本质上是一个双向滤波器，不仅能够有效阻止来自其他源处的一切高频噪声，也能抑制信号自身产生的一些杂音，以避免其成为未来潜在的问题来源。
然而，即便如此，当我们仔细审视这项技术时，也发现其并不完美。一方面，它不能完全排除所有类型的噪声；另一方面，如果没有恰当地计算并实施适当大小和类型的人工组件（如端子阻值、直流阻抗匹配）、连接策略或者优化系统结构，那么即使最精密设计也无法实现最佳效能。而且，一旦引入太多这样的组件，就可能导致整个系统变得复杂而昂贵，并且效率受到严重影响，因为每个新增组件都会带来额外负担，如功耗、体积占用等，这些都是实践中必须权衡考量的问题。
最后，让我们回顾一下使用与不使用此技术之间的一般优势与劣势。在某些情况下，比如那些要求极高EMC性能的地方，特别是在汽车电子标准（如CISPR25）非常严格的地方，加入合适大小和类型的人工滤波器是必要之举。但另一方面，对于大多数工业环境，其缺点通常超过了潜在益处，因此对于许多普通工业应用来说，可以忽略这一选项。不过，无论哪种选择，最终决定还是取决于项目需求、预算限制以及所面临环境条件的一个综合评估过程。
