共模电感在交流稳压电源总线中的反复作用简介
在CAN总线设计中，我们往往为了确保通信的可靠性，会为CAN接口添加各种保护措施。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进并不明显。因此，一些工程师出于谨慎，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，我们仍需根据具体设计要求逐一添加防护和滤波措施。
首先，让我们了解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。图2展示了差模式和共模式的区别，以及它们如何通过磁环形成磁力线。
接着，我们介绍共模电感及其工作原理。这是一种双向滤波器，不仅可以消除信号线上的共模干扰，还能抑制信号本身不向外发出额外的电磁干扰。因此，只有当两条物理层完全对称时，才能有效抑制全局噪声。而对于差分信号，因为它是通过开源、开漏输出实现，从而减少了来自外部的共同模式噪声（见图4）。
不过，即使没有显著问题，当我们测试总线波形时，它看起来完美无瑕，并且能够抵御静电、EFT、浪涌以及导通骚扰。但是在导通发射方面，它未能达到限值要求，这表明即使看起来很正常，实际上总线可能正在向外发送导通骚扰。
关于为什么要使用共模电感，有几点需要考虑：首先，可以选择更高性能符合标准的CAN收发器；其次，可以增加额外保护以满足车辆电子标准CISPR25严格要求。此举如同图5所示，在不同频段下对噪声改善效果显著，并留有裕量空间。但此方法也有缺点：增加共模电感可能引起谐振和瞬态高压问题，如绿色波形所示，该现象严重损害了通信质量。此外，由于寄生参数与节点数、通信距离相关，与长距离多节点系统相结合，将导致沟通效率降低。
最后，我们得出结论：虽然利用合适大小和类型的共模 电感可以有效地减少或消除许多潜在的问题，但这并不意味着每个应用都必须这样做。在工业环境中，如果不是特别针对性的情况，比如对于某些特殊设备或者需要极端环境下的操作，那么通常情况下不会加装这种防护措施。如果你正寻找一个简便、高效且符合国际ISO11898-2标准（包括静态触摸±8kV, 空气放電±15kV, 浪涌±4kV）的隔离解决方案，则ZLG致远电子推出的CTM1051(A)HP系列隔离单元提供了一种强大的解决方案，无需复杂安装程序就能立即开始工作，其内部结构及原理详见图7及8。这类产品能够适应恶劣工况环境，使得用户可以专注于其他关键任务，而不必担心数据安全问题。
