在设计CAN节点时，我们通常为了提升总线通信的可靠性，会对CAN接口添加各种保护设备。不过并非所有应用都需要这样的额外措施。过度防护不仅增加了成本，还可能影响信号质量。本文将详细探讨共模电感如何应用于总线，以提高其抗干扰能力。
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，它们对信号质量的改善往往不明显，而波形质量却受到影响。出于预防万一，确保可靠性的考虑，工程师们往往会为CAN接口添加全面外围电路。尽管如此，基于设计要求，我们可以逐个选择必要的防护和滤波措施。
首先，让我们来介绍一下共模干扰及其作用。在差分信号传输过程中，如图1和图2所示，由两条传输线之间产生的差模干扰与两条线上同时产生且以地为参考点的共模干扰不同。图中的驱动器及接收器采用差分信号传输方式，与CAN总线相似。
对于共模电感，它是一个磁环内两个半环上的双向滤波器。一方面，它抑制了沿着磁环形成的磁力线上的共模信号干扰；另一方面，它也抑制了从总线发出的电磁干扰，同时几乎无影响于差分信号。此外，这种结构使得它能够很好地减少由图2所示那种类型的噪声，即通过该路径形成的问题。
接着，我们要了解一下CAN总线特性。这包括内部开源、开漏输出形式，以及驱动电路如图3所示。这一设计使得总线可以轻松实现显性高电平，并通过终端阻值放弃隐性低电平，从而实现有效通讯。而由于其固有的差分传输形式，使得CAN对于来自环境中的共模干扰有很好的抵抗能力，如图4所示。但即便如此，在进行EMC测试时，仍然存在无法满足限值要求的情况，因为这并不意味着没有任何问题发生，只是这些问题尚未被发现或报告。
那么，为何还需要加装共模电感呢？除了选择更高性能符合标准要求的接收/发送芯片之外，对于提高EMC性能来说，加装外围组件尤其是合适大小（约51μH）的合适型数值共同导通霍尔效应（CTM）互补输入串行转换器IC CTM1051(A)HP系列隔离方案，是一种简单而有效的手段。此类解决方案已经广泛用于汽车电子领域，其性能符合车规限制，如图5显示，该系列产品已超过现行汽车用标准规定的一些限制，其中包括频率范围内减少反射噪声等功能，可以看出各个频段下噪声改善效果明显，并且提供了一定的裕量空间以应对未来需求增长以及新技术进步带来的挑战。
然而，加装这种装置也带来了两个潜在的问题：谐振和瞬态压力。当安装后，如果不小心引起谐振，这可能会导致通信延迟或者甚至完全失去连接。在瞬态情况下，当系统断开或重新连接时，如果没有正确处理，也可能造成损坏。如果运用正确并能优化设计，则此类问题将不会出现，以保证整个系统运行稳定安全、高效地执行任务。如果你正在寻找一个既具有良好EMC性能又易于集成到现有系统中的解决方案，那么这个选项绝对是个令人满意的地方开始你的项目开发旅程。
