导语：在现代电子技术的应用中，为了确保通信的可靠性，我们常常会对CAN节点进行设计时增加各种外围器件，但并非所有应用都需要如此。过多的防护措施不仅会增加成本，还会影响信号质量。本文将详细探讨共模电感如何通过降低总线上的共模干扰来提高信号质量。
我们在实际应用中发现，尽管许多CAN产品使用了共模电感，但在标准测试中却无法明显看到其改善效果。然而，这并不意味着共模电感没有作用。工程师们往往出于预防万一，并希望确保系统的可靠性，所以他们会添加全面外围电路。在设计CAN总线时，我们主要考虑的是从EMC角度出发。
共模电感
首先，让我们了解一下共模干扰及其传输路径。图1和图2分别展示了差分和共模干扰，以及它们在传输路径中的表现。差分干扰产生于两条传输线之间，而共模干扰则是同时产生于两条线上，以地为参考点。
图1 差分干扰及传输路径
图2 共模干扰及传输路径
共模电感是一种特殊类型的磁环，它由两个半环组成，每个半环绕制相同数量但方向相反的同轴线圈。这使得磁力线在磁环内部形成叠加，从而起到衬减共模式谐振作用。而对于差分信号，其形成的磁力线互相抵消，不会受到抑制，只有较小程度的小寄生参数对差分信号有一定的影响。
CAN总线特性
CAN收发器内部有两个开源开漏输出端口，分别为CANH和CANL，如图3所示。这允许简单实现显性驱动，同时隐性部分通过终端放大器放置以实现隐藏高阻态。在这种方式下，即使接收器不工作，也不会导致接收端断开，因为隐性的通道被终端放大器强制保持关闭状态。
图3 CAN收发器驱动电路
由于它本身具有良好的抗静、瞬态能力以及内建EMC性能，可以根据设计要求逐步添加防护滤波等外围保护设备，对应不同的环境需求进行优化配置。此外，由于现有的汽车电子CISPR25标准对整体EFT（快速脉冲）限值非常严格，因此对于这些超限值的情况，加装额外保护手段尤为必要，如增加合适大小的高频滤波元件或采取其他有效措施以满足这些严苛要求。
为什么要加上共模电感？
除了选择更具良好性能且符合符号要求的一些可以提供更佳隔离功能的心型IC之外，在某些情况下，对接口增添额外的手段也能帮助解决一些问题，比如加入一个合适大小（例如51μH）的高频滤波元件来提升整体隔离效率和限制噪声入侵，如表5所示，在不同频率范围内均显示出改善效果，使得整个系统能够更加稳定地运行并且能够满足当前行业标准规定下的各种考验条件。
总结与展望
虽然我们的研究结果表明利用合适大小、高品质、高频响应时间的大容量涂层陶瓷绝缘材料制造出的新型CTM1051(A)HP系列隔离卡片可以有效地支持汽车用途下极恶劣工业现场环境下的数据链路安全通信，并且该系列符合国际ISO11898-2标准，可提供±8kV静压、±15kV空气放电、±4kV浪涌突击等级，以及最大的数据速率达到5Mbps以上，这对于未来智能车辆网络中的无缝连接至关重要。但是，无论如何，该方案必须仔细评估可能出现的问题，包括谐振风险、瞬态压力损害以及物理安装限制，以确保最佳使用寿命和性能。此类问题若未妥善处理，将直接影响到整个系统稳定运行的情况，从而导致成本递增或者最坏情况下造成设备损坏甚至事故发生，因此需继续深入研究以找到完美平衡点，即既保证效能又避免潜在风险的问题解决方案。
