共模电感在总线中的作用再次阐述电源网官网论坛上的反复强调
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措施。然而，这种过度防护并非所有应用都需要，实际上，它不仅增加了成本，而且可能会影响信号质量。本文将探讨共模电感如何在总线中发挥作用，并分析其对EMC性能的影响。
我们观察到许多CAN产品都会使用共模电感，但在标准测试中，它们似乎并没有显著改善任何特定的指标，反而可能会影响波形质量。出于谨慎和可靠性的考虑，一些工程师会为CAN接口添加全面的外围电路。尽管CAN芯片已经具备很好的抗静电和瞬态电压能力，以及良好的EMC性能，我们仍然可以根据具体设计要求逐一增加防护、滤波等外围设备。在考虑是否需要加装共模电感时，我们主要关注的是从EMC角度进行评估。
首先，让我们来了解一下共模干扰及其传输路径。图1和图2分别展示了差模干扰与传输路径以及共模干扰与传输路径。这两种干扰形式都存在于差分信号传输环境中的驱动器和接收器中，类似于CAN总线所采用的差分信号传输方式。差模干扰产生于两条信号线之间，而共模干扰则同时产生在这两条线上，其参考点是地面。
然后，我们来看一下如何通过磁环实现的共模电感。在一个磁环内部，上下两个半环被分别绕制相同数量但方向相反的同轴线圈。这意味着，在这个磁环内形成的磁力场相互叠加，从而提高了阻抗，从而起到了减少干扰作用。而对于差分信号，由于磁力场相互抵消，没有抑制效果，只有小量的漏感对它有一定的影响。因此，这个双向滤波器既能有效滤除沿着这些信号行进过程中的共同模式噪声，同时也能够抑制这些噪声不会向外部空间释放出来，因此避免给其他电子设备带来额外的问题。
接着，我们要谈论一下关于CAN总线本身的一些特性，如图3所示，显示了开源开漏输出形式驱动机制，使得这种方式能够轻松实现显性高低级别控制，而隐性水平则通过终端阻值放大以实现。此类结构使得对于常规测试如静止静离、浪涌攻击、导体骚扰等方面表现良好。但是，当涉及到高速或长距离通讯时，即便是理想对称的情况下，也难免出现问题，如快速上升边缘突变现象，这些都是导致兼容问题的一个重要因素之一。
最后，让我们思考为什么我们还需要加入这样的策略？除了选择更高性能符合符号要求的适当型号之外，还有一种简单且实用的方法就是增添一些针对接口部分特别是一般工业应用中，对应到的某些标准限制（例如车辆电子系统ISO11898-2）的附加层次保护方案，其中包括使用合适类型数值的大容量稳定化元件——即所谓“共享”或者“单一”耦合型H罩型铁氧体核心材料组成构造回路作为一种补充手段，可以看到提升后的结果如图5所示，那里明显显示出在不同频率范围内降低噪音效应，并且剩余裕度足够满足需求；然而，加用此类固态元件并不意味着就完全无需再做进一步处理，因为若超越或超过预设限值，则仍需继续寻找新的解决方案，比如调整或优化硬件设置，以达到最终目标，即让整个系统尽可能地保持最佳状态，无论是在生产阶段还是运行期；另外，更关键的是要注意不要引入新的不可接受缺陷或者潜在风险，比如因谐振引起由于寄生参数变化导致失真或其他相关故障的问题；此外，在实际操作过程中，要特别注意安全问题，如短路、热插拔等情况下，如果不妥当处理，将极易损坏核心部件甚至整个系统，所以必须有精心规划和实施计划，以确保整体安全运转。
