在CAN总线设计中，我们往往为了确保通信的可靠性，不遗余力地添加各种保护设备。然而，实际应用中并非所有场景都需要这么做。过度防护不仅会增加成本，还会影响信号质量。本文将深入探讨共模电感如何优化总线设计，并介绍不同类型的电源模块及其选择技巧。
首先，我们来了解一下共模电感是如何工作的。在图1和图2中，分别展示了差模干扰和共模干扰，以及它们的传播路径。我们可以看到，差模干扰产生于两条传输线之间，而共模干扰则是在两条线上同时发生，其参考点是地面。这两个干扰形式对CAN总线有着不同的影响。
对于差模式信号，由于磁环中的磁力线相互抵消，所以没有抑制作用，只有小量的电阻和漏感对信号有一定的影响。而对于共模式信号，由于磁环中的磁力线相互叠加，可以有效地衰减这些干扰，这正是共模电感起到的作用。
接下来，让我们看看CAN收发器内部如何工作。如图3所示，是一个典型的开源、开漏输出驱动方式，这种方式使得总线能够轻松实现显性电平的驱动，同时通过终端电阻放弃隐性电平，从而实现双向通信。此外，如图4所示，通过收发器内置的差分调节功能，可以很好地消除来自外部环境的共模式噪声。但即便如此，在长距离或多节点通讯的情况下，也可能出现EMC问题，即使波形看起来完美无瑕，但实际上可能仍然存在未被检测到的问题。
那么，为何还要使用共模电感？在现有的汽车电子标准CISPR25中，对传导骚扰限值有严格要求，因此许多CAN收发器无法直接满足这些要求，如图5所示，加装51μH的共模电感后，测试结果显示明显改善了噪声水平，使得系统能够更容易通过测试。不过，此举也带来了两个问题：谐振和瞬态高压。如果不慎引起谐振，将会影响总线信号质量，如绿色波形所示；而瞬态高压则可能导致收发器损坏。
最后，让我们回顾一下：虽然共模電感能有效降低傳導骚擾，但其缺陷也是不可忽视的事实。在长距离、高频或复杂网络环境下，它可能引入新的问题。此外，与之相关的问题包括滤波效率不足、空间需求大以及成本较高等因素。当考虑到具体应用场景时，我们应权衡其优缺点，以决定是否采用此类解决方案。
