广东电力期刊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接口增加各种保护措施，但实际上并非所有应用都需要这些额外的防护措施。过多的防护不仅会增加成本，还可能影响信号质量。本文将详细介绍共模电感在总线中的作用及其对EMC性能的影响。
我们观察到许多CAN产品中使用了共模电感，但在常规测试中却未能明显改善任何指标，反而可能影响波形质量。工程师们为了确保可靠性，往往会对CAN接口添加全面的外围电路。尽管CAN芯片本身具有很好的抗静电和瞬态电压能力，以及良好的EMC性能，但是我们根据设计要求逐步添加防护、滤波等外围设备。在考虑总线是否需要加装共模电感时，我们主要从电磁兼容（EMC）方面进行分析。
共模干扰
首先，让我们来讨论共模干扰。这一部分通过图1和图2分别展示了差模式和共模式干扰以及它们传输路径。图中的驱动器及接收器采用差分信号传输方式，如同标准的CAN总线所示。差模式干扰产生于两条传输线之间，而共模式干扰则同时产生于两条线上，其参考点是地面。
CAN总线特性
接着，我们要了解一下CAN收发器内部工作原理。在这个过程中，可以看到图3所示的是一个典型的开源、开漏输出形式驱动电路，这样可以轻松实现显性高低位驱动，同时隐性高低位通过终端放大以实现放置。当查看到图4中的波形时，可以看到虽然波形完美无瑕，在常规测试如静電、EFT、浪涌以及传导骚扰方面表现良好。但当进行更严格测试如传导发射时，却无法满足限值要求，即使看起来正常但实际上仍然向外发送了大量带有噪声信号。
为什么需要加入共模电感？
对于提高CAN接口的EMC性能来说，不仅选择符合符号要求且拥有优秀性能参数的心元件也是重要的一环之一，同时也可以通过简单地对接口增加一些保护手段，比如安装共模電感。这是一种有效解决方案，以满足现行汽车电子行业标准CISPR25中对于传导骚扰限制极其严格的问题。此举能够帮助我们的系统快速通过必要测试，并达到现有汽车行业规定之内，如同图5所示，其中绿色曲线代表了在加入51μH级别双向滤波器后得到的大幅度降低噪声水平，从而保证了我们的系统安全稳定运行。
然而，在应用这种方法时，也存在两个潜在问题：谐振与瞬态压力。一旦引入寄生参数至此类设计中，即便考虑到了通信距离或节点数量，它们都会导致谐振问题，对信号质量造成负面影响，如同绿色曲线上的下降沿已经出现明显变化。而且，由于感觉体积较大且直接连接到收发器，因此如果发生热插拔或者短路等情况，将导致瞬态压力危机，对收发器构成威胁甚至损坏其功能。
最后，我们得出结论：虽然加装共模電感提供了一些优点，比如减少信号间隙之间相互耦合效应，使得输入功率更多集中吸收由输入端来的偶合场能量；但是，加装这类设备也有缺点，如造成整体阻抗改变，进而引起频率范围内网络效应增强，更容易形成网络自激状态，给予整个网络带来新的风险。此外还可能因为被视为额外成本因素而遭受拒绝，因为它们并不适用于每个项目或任务需求的情况下。不过，在那些最苛刻环境下的工业通讯链路里，如果想要确保最高程度免疫周边环境诸多不可预测因素（即“幽灵”），那么安装这样的部件是非常有必要的一个选项。
