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。本文将详细探讨共模电感在总线中的作用以及其对EMC性能的影响。
首先，我们来了解一下共模干扰及其传输路径。在图1和图2中，可以看到差模和共模干扰的产生方式。共模电感是一种特殊类型的磁环，它通过两个半环上的相反绕向线圈来抑制共模干扰，而对差分信号几乎没有影响。这意味着它可以有效地滤除总线上的共模干扰，同时也不会对差分信号造成任何负面影响。
接着，我们分析了CAN收发器内部的工作原理，包括开源、开漏输出形式以及驱动电路（见图3）。这种设计使得CAN能够很好地抵抗外部噪声，并且具有很强的自我隔离能力。但是，即便如此，仍然存在一些潜在的问题，如快速上升沿可能导致EMC问题（如图4所示）。
那么，为何要使用共模电感？答案在于满足严格的汽车电子标准，如CISPR25。许多现有的CAN收发器无法完全满足这些要求，因此增加外围设备，如共模电感，是一种简单而有效的手段（见图5）。实验结果表明，在不同频段下，加入51μH的共模电感可以显著降低传导骚扰。
然而，有两个关键问题需要考虑：谐振和瞬态电压。当引入寄生参数时，系统可能会出现谐振问题，这将损害信号质量。此外，如果不当操作或发生短路等情况，将可能引起瞬态高压，从而损坏接口设备（如图6所示）。
最后，我们必须权衡使用与不使用共模电感带来的利弊。在某些情况下，对于一般工业应用，不必要加装额外设备即可满足需求。而对于那些要求极高、环境恶劣的情况，比如汽车电子领域，则需要更加彻底地采取防护措施才能保证系统稳定运行。
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