中国电业期刊网共模电感在总线应用中的反复强调作用
导语：在CAN节点的设计中，我们通常为了确保总线通信的可靠性，会为CAN接口增加各种器件，但并非所有应用都需要这样做。过多防护不仅增加成本，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。
我们注意到许多实际应用中使用了共模电感，但在常规测试中并未看到其对哪些指标有显著改善，而反而影响了波形质量。工程师们为了确保可靠性，往往会对CAN接口添加全面外围电路。尽管CAN芯片本身具备良好的抗静电和瞬态电压能力，以及EMC性能，我们还是根据设计要求逐个添加防护、滤波等外围措施。
共模干扰与共模电感
首先，让我们来了解一下共模干扰及其产生机制。在图1和图2中，我们可以看到差模式和共模式之间的区别。差模式干扰产生于两条传输线之间，而共模式干扰则是同时出现在两条线上的，并以地为参考点。这就意味着，只有当磁环中的磁力线相互叠加时，才能够起到衰减干扰作用。
CAN总线特性
CAN收发器内部采用开源、开漏输出形式，如图3所示，这种方式使得总线能够轻松实现显性电平的驱动，同时隐性电平通过终端抵抗放电实现。此外，由于总线具有差分传输形式，它对于共模干扰具有很好的抑制能力，如图4所示。但即便如此，快速上升沿也可能带来EMC问题。
为什么要使用共模电感？
除了选择更高性能符合标准要求的CAN收发器之外，对于提高EMC性能的一个简单方法就是增加外围保护，其中一个有效手段是使用共模電感。在现行汽车电子标准（如CISPR25）中，对传导骚扰限值有严格要求，因此，在很多情况下，加装合适大小的共模電感能显著降低噪声水平，如图5所示。
然而，加装共模電感同样存在缺点，比如谐振问题，如绿色波形在图6所示，其下降沿已经出现明显谐振。此外，由于寄生参数导致短路或热插拔操作时可能产生瞬态高压，从而损坏收发器设备。
综上所述，虽然加装合适大小及类型的额定频率范围内的大容量、高阻抗比（L/R>10）的同向式或者反向式共同引通型（CTT）/共同排斥型（CLT）/共同励磁型（CLL）的滤波装置，即“过滤”或“屏蔽”效果佳，但若考虑到整体系统复杂度、成本效益分析以及长距离通信环境下的信号稳定性的考量，一般工业环境并不一定需要这样的额外保护措施。如果必须满足极端恶劣环境下的工作条件，那么选择合适且高品质的一款隔离方案至关重要，比如ZLG致远电子推出的CTM1051(A)HP系列产品，该系列符合国际ISO11898-2标准，为用户提供了强大的静止状态和动态状态隔离功能，以应对各种恶劣工业现场环境需求。该产品结构简洁，便于安装使用，其原理如下图8描述，同时还支持紧急停车安全功能，使得其成为市场上的一款领先级别解决方案。
