共模电感在总线中的作用开关电源基本工作原理图的反复阐述
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，过分防护不仅增加成本，而且这些外围器件的寄生参数也会对信号质量产生影响。本文将深入探讨共模电感如何用于提高总线的抗干扰能力。
在实际应用中，我们经常看到许多CAN产品都会配备共模电感，但是在日常测试中，却很难观察到它对哪些指标有显著提升。反而，它们可能会影响波形质量。很多工程师为了预防万一，确保系统的稳定性，便会对CAN接口进行全面的外围配置。尽管CAN芯片本身已经具备较强的抗静电和瞬态电压能力，并且有些收发器自身也有良好的EMC性能，我们在设计时还是需要根据具体要求逐个添加防护和滤波措施。
首先，让我们来了解一下共模干扰及其传输路径。在图1和图2中，可以看到差模式与共模模式之间的区别。这两种模式分别代表了不同类型的干扰源：差模干扰产生于两条传输线之间，而共模干扰则同时出现在两条线上，其参考点是地面。
然后，我们来看一下如何使用磁环中的双向滤波器，即共模电感。在这个结构中，上下两个半环上的同匝数但相反方向绕制的线圈组成一个磁环。当磁力线形成时，由于它们相互叠加，形成的大阻抗可以有效地抑制这种干扰。而对于差模式信号，在磁环中的形成的是抵消性的磁力线，因此没有抑制作用，只有小量由自容及漏容引起的小幅度影响。此外，这种双向滤波器既能滤除信号线上的共模信号，也能抑制该信号对外部环境造成的情报污染，如图2所示。
接着，让我们探讨一下CAN总线特性。在图3展示了内置开源、开漏输出驱动方式，使得总线能够轻松实现显示状态下的驱动，同时隐式状态通过终端放大以实现放大功能。这使得差分传输形式具有较好的抗共调效应，如图4所示。但即便如此，不完美对称以及快速上升沿仍然存在着EMC问题。如果我们通过示波器查看总线波形，它看起来完美无瑕，但对于EFT、浪涌等测试结果却未达到标准限值，从而暴露了其潜在的问题。
最后，对于为什么要使用共同串联电感这一策略，以及如何解决其带来的谐振和瞬态问题进行了详细分析。在现有的汽车电子标准CISPR25之下，对于传导骚扰限值非常严格，而许多现有的收发器均无法满足这些要求。通过加入合适大小（如51μH）的共同串联电感，如图5所示，可以明显降低噪声水平，并且留有一定的裕量空间。不过，这种做法也带来了新的挑战，比如谐振问题，如绿色波形所示，以及瞬态高压风险，一旦出现短路或热插拔操作，都可能导致收发器损坏。
综上所述，无论是从技术层面还是经济角度考虑，加装 共同串联电感是一种重要的手段，但必须权衡其带来的优缺点，以确保整个系统安全可靠运行。此外，还有其他更高级别的一系列隔离型MODUL——CTM1051(A)HP系列，其中符合ISO11898-2国际标准，为恶劣工业环境提供了一套完整解决方案，如图7及原理简化版如图8展示，该系列隔离MODUL具备极强的静电防护能力，并且易于安装即用，是一种行之有效的手段以保证数据通讯安全与准确性。
