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，却难以发现其明显改善效果，有时甚至会对波形质量产生负面影响。工程师们出于预防万一，为了保证可靠性，不惜增加外围电路。尽管CAN芯片本身具有良好的抗静电和瞬态电压能力，而有些收发器还具备优秀的EMC性能，我们仍然根据设计要求逐步增添防护和滤波措施。
首先，让我们了解一下共模干扰。在差分信号传输过程中，如图1、图2所示，差模干扰和共模干扰分别产生于两条传输线之间以及两条线上同时产生，并以地为参考。这导致了磁环中的磁力线相互叠加，从而形成一个双向滤波器，对共模信号进行抑制，同时也限制了向外发送的共模干扰。而对于差分信号，由于磁力线相互抵消，没有抑制作用，只有很小的寄生参数对差分信号有微小影响。
接着，我们来看看CAN总线特性。由于其固有的差分传输形式，使得它能够有效抵御来自外部的共模干扰。但是，即便如此，它也存在快速上升跳变沿等问题，这些均可能引起EMC问题。在实际应用中，看似完美无瑕的总线波形，其实却可能导致无法满足限值要求，即使看起来正常，也可能正在发送传导干扰。
最后，我们要解释为什么要使用共模电感？除了选用更高性能符合标准的CAN收发芯片之外，加装外围如共模电感也是简便有效的一种方法，以满足现行汽车电子标准CISPR25严格要求。此举可以显著减少传导骚扰，如图5所示，在各频段下噪声改善较为明显，但这同样带来了谐振和瞬态電压的问题，如图6所示，绿色波形显示了因谐振引起的问题。此外，加装后短路或热插拔操作时风险增加，可直接损坏收发器，因此需权衡利弊。
综上所述，虽然共模电感能有效滤除通讯介质上的噪声，并且适用于那些需要极端EMC保护的情况；但对于一般工业应用来说，对于此类环境下的通讯需求并不那么严格，因此是否加装依旧是个取决于具体情况下的选择。如果你正寻找解决方案，可以考虑ZLG致远电子推出的CTM1051(A)HP系列隔离模块，该产品符合国际ISO11898-2标准，为恶劣环境提供强大的隔离功能，如图7、8所示。
