在CAN总线设计中，我们往往为了确保通信的可靠性，会为CAN接口添加各种保护措施。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，却难以发现它对任何性能指标有显著提升。尽管如此，一些工程师仍然选择为CAN接口添加全面外围电路，以确保其抗静电、瞬态电压和EMC性能。
从EMC角度出发，我们主要考虑是否需要共模电感。在此之前，让我们先了解一下共模干扰及其传输路径。图1和图2分别展示了差模和共模干扰，以及它们如何通过驱动器及接收器进行差分信号传输，类似于CAN总线中的工作原理。
图1：差模干扰及传输路径
图2：共模干扰及传输路径
可以看出，磁环内形成的磁力线相互叠加，使得共模干扰能够被有效地衰减，而对于差分信号，其磁力线是相互抵消的，因此不会受到影响。这意味着共模电感是一种双向滤波器，它既能抑制沿着信号线上的共模信号，也能抑制该信号本身产生的外部电子磁干扰。
接着，我们来看看CAN节点设计的一些特性。在实际应用中，CAN收发器内部通常包含两个开源开漏输出端口（如图3所示），这使得总线能够实现显性驱动，并且隐性的放电通过终端阻值控制，从而实现高效通信。此外，由于这种差分传输方式，对于来自环境的共同模式噪声具有很好的抗拒能力，如同图4所示，该噪声被简化为两条不同方向上相同幅度但相反符号的事实因素。
然而，即便这样的设计似乎完美无缺，但当进行更严格的测试时，比如EFT或浪涌等情况下，被认为是正常操作的情况下却可能导致问题发生，如同我们的实验结果表明，当一个看起来完美无瑕的声音波形转变成一种违反车规标准的情形时，这正是因为未经充分考量的问题来源。
因此，在现有的汽车电子CISPR25标准要求严格限制导体骚扰限值时，加装合适大小（例如51微Henry）的共用绑带式通道，可以极大地改善这些频段下的噪声水平，如同图片5所示。这不仅帮助我们快速完成测试，而且满足目前市场上的汽车需求。但同时，它也带来了两个潜在问题：谐振与瞬态高压突变。首先，它不可避免地引入寄生参数；其次，它直接连接到发送者/接受者的输入端点，将出现短路、热插拔等状态，都可能导致瞬间高压冲击损坏硬件设备，如绿色波形显示出的清晰谐振痕迹表明这一点。最后，不要忘记，在长距离、多节点通信系统中，这些都是对整体系统稳定性的威胁，因为它可能降低数据速率甚至完全阻止数据流动。如果你想要保持最大灵活性，同时避免这些风险，那么最好不要安装额外设备，只依赖最佳性能芯片即可满足你的需求。而对于那些已经超越车规要求并且不能再进一步优化的地方，则必须采取其他补救措施才能达到预期效果。
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[图片7] CTM1051(A)HP系列产品EMC性能表现
[图片8] 应用原理概述
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