共模电感在总线中的作用20个基本电路图的反复讲解
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，过度防护不仅增加了成本，还会影响信号质量。本文将详细介绍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，但在常规测试中却看不到它对哪一项指标有显著改善，只是可能会影响波形质量。工程师们通常为了预防万一，确保可靠性，将外围电路全面加以安装。尽管CAN芯片自身具备良好的抗静电和瞬态电压能力，以及优秀的EMC性能，我们还是根据设计要求逐个增添防护和滤波措施。在考虑总线是否需要加共模电感时，我们主要关注的是从EMC角度出发。
首先，让我们了解一下共模干扰及其作用。在图1、图2中分别展示了差模干扰和共模干扰以及它们的传输路径。差模式干扰产生于两条传输线之间，而共模式干扰则是在两条线上同时产生，其参考点是地面。
接着，引入共模电感，它是一个双向滤波器，可以有效地抑制信号线上的共模式干扰，同时也能抑制信号本身不向外发出新的磁场。这意味着图2中的噪声可以被很好地降低，而差分信号几乎无受到影响。
接下来，让我们讨论一下CAN总线特性的驱动方式。如图3所示，开源开漏输出形式使得总线能够轻松实现显性驱动，而隐性驱动则通过终端抵抗放电实现。此种方式使得差分传输具有很好的自我抑制对抗式，对于来自外部的共同噪声有很强的抵御力，如同图4所示。但即便如此，不完美对称且快速变化带来的问题仍然存在，即便显示器波形完美，无异常测试结果，也无法避免因未知原因导致限值超标的问题。
因此，有必要进一步探讨为什么要加入这种额外保护？除了选择更高性能符合标准要求的CAN收发芯片之外，加装与其配合工作的一些简单手段也是一个选项，比如采用合适大小（例如51μH）的共同纹理来减少辐射，从而满足严格车辆电子规范CISPR25下的限制，如同图5所示，在多个频率范围内对于噪声改进明显，并且留有足够裕量以应付未来的需求挑战。
然而，这样的做法并不没有缺陷：它可能导致谐振问题，即寄生参数引起网络节点数、通信距离等因素造成响应延迟或幅度失真，如绿色波形所示。而且，由于共同纹理具有较大感量，它直接连接到收发器接口，在热插拔等状态下可能发生短路甚至瞬态高压损坏接收器的情况不可忽视。
综上所述，加装共同纹理提供了一种简便但有效的手段来提高网络安全和遵守现行标准，但是必须权衡其带来的潜在风险，以确保整体系统性能不受负面影响。如果环境条件相对温顺或者针对于一般工业应用，那么就可以省略这一步骤而直接使用其他类型或功能更加集成化的小型化产品解决方案。不过，如果你正在寻找一种既高效又灵活、高级别隔离技术结合实用性的解决方案，那么ZLG致远电子公司提供的一系列CTM1051(A)HP系列产品无疑是最佳选择之一，它们符合国际ISO11898-2标准，并配备了包括静止触碰±8kV空气放電±15kV及浪涌±4kV等级隔离功能，使其成为适用于恶劣工业现场环境的一个坚实保障。而这些产品极易安装只需插入即可使用，而且原理清晰见方程如下：
最后，请记住，无论采取何种方法，都应该始终保持审慎，因为最终目标是保证信息安全与系统稳定运行。在这个过程中，与技术相关知识积累同步增长，每一次尝试都是学习经验丰富的地方。
