共模电感的反复介绍如何巧妙地应用它来优化总线设计提升电源模块的选择与搭配技巧

在CAN总线设计中，我们往往为了确保通信的可靠性，不遗余力地添加各种保护设备。然而，实际应用中并非所有场景都需要这么做。过度防护不仅会增加成本，还会影响信号质量。本文将深入探讨共模电感如何优化总线设计，并介绍不同类型的电源模块及其选择技巧。

首先，我们来了解一下共模电感是如何工作的。在图1和图2中，分别展示了差模干扰和共模干扰，以及它们的传播路径。我们可以看到，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发生，其参考点是地面。这两个干扰形式对CAN总线有着不同的影响。

对于差模式信号，由于磁环中的磁力线相互抵消，所以没有抑制作用，只有小量的电阻和漏感对信号有一定的影响。而对于共模式信号，由于磁环中的磁力线相互叠加，可以有效地衰减这些干扰，这正是共模电感起到的作用。

接下来，让我们看看CAN收发器内部如何工作。如图3所示，是一个典型的开源、开漏输出驱动方式，这种方式使得总线能够轻松实现显性电平的驱动，同时通过终端电阻放弃隐性电平，从而实现双向通信。此外，如图4所示，通过收发器内置的差分调节功能，可以很好地消除来自外部环境的共模式噪声。但即便如此，在长距离或多节点通讯的情况下，也可能出现EMC问题，即使波形看起来完美无瑕，但实际上可能仍然存在未被检测到的问题。

那么，为何还要使用共模电感？在现有的汽车电子标准CISPR25中，对传导骚扰限值有严格要求，因此许多CAN收发器无法直接满足这些要求，如图5所示，加装51μH的共模电感后，测试结果显示明显改善了噪声水平，使得系统能够更容易通过测试。不过，此举也带来了两个问题：谐振和瞬态高压。如果不慎引起谐振，将会影响总线信号质量，如绿色波形所示；而瞬态高压则可能导致收发器损坏。