共模电感在总线中的作用电力比较容易的核心期刊反复探究其效用
在设计CAN节点时，我们通常为了确保总线通信的可靠性，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。
我们观察到许多实际应用中使用了共模电感，但在常规测试中，它们对任何特定指标的改善并不明显。因此，一些工程师出于预防措施，对CAN接口进行全面外围电路设计。尽管CAN芯片已经具备良好的抗静电和瞬态电压能力，而且一些收发器具有较好的EMC性能，我们仍然根据具体设计要求逐一添加防护和滤波措施。
首先，让我们介绍一下共模干扰及其传输路径。在差分信号传输的情况下，如图1所示，差模干扰产生于两条传输线之间，而共模干扰则同时产生于两条线上，其参考点是地面。共模电感是一种特殊结构的磁环，其中两个半环分别绕制相同数量但方向相反的线圈。当磁力线相互叠加时，它们形成一个大阻抗，从而起到了抑制干扰作用。而对于差分信号，由于磁力线抵消，因此它们几乎无需考虑。
其次，我们来看一下CAN总线的一些特性。如图3所示，CAN收发器内部通过开源、开漏输出形式实现驱动。这使得总线可以轻松实现显性和隐性的驱动。但即便如此，这样的差分传输方式依然存在EMC问题，如快速上升跳变沿等。此外，即便波形完美且符合标准，但实际上它可能正在向外发送不受控制的传导干扰。
最后，让我们讨论为什么要使用共模电感。在现有的汽车电子标准中，对于传导骚扰有严格要求，而许多现有产品无法满足这些要求。如图5所示，加装51μH的共模电感后，可以看到各频段噪声均有显著减少，并且还有很大的裕量空间。此外，加装共模电感也带来了谐振和瞬态高压的问题，如图6所示，在绿色波形中显示出了明显的谐振，同时若发生短路或热插拔等情况，将导致瞬态高压损坏收发器。
综上所述，虽然共模电感能够有效降低总线上的共同模式噪声并减少自发射噪声，但其引入也可能导致系统中的谐振问题以及随之而来的瞬态高压风险。在长距离、高节点数通讯环境下，这些都是对总eline signal quality不利的问题。如果工业应用对于这类噪声没有严格要求，那么就可以省略安装共模電感。但如果必须满足更严格标准，则需要仔细权衡其优缺点，以确保最佳解决方案。此外，不同公司提供了一系列隔离解决方案，如ZLG致远电子推出的CTM1051(A)HP系列，该系列符合ISO11898-2国际标准，并具有强大的静、空气放、浪涌防护功能，使其适用于各种恶劣工业现场环境。
