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如此做，因为过多的防护不仅增加了成本，还可能影响信号质量。本文将深入探讨共模电感在总线中的作用及其对开关电源工作原理的影响。
我们观察到许多实际应用中使用了共模电感，但在常规测试中却未能明显提高任何特定指标，反而可能影响波形质量。因此，一些工程师为了确保可靠性，会对CAN接口进行全面外围电路的安装。虽然CAN芯片本身具备良好的抗静电和瞬态电压能力，并且有些收发器有优秀的EMC性能，我们在实际设计中可以根据需求逐一添加防护和滤波措施。
首先，我们需要了解共模干扰及其传输路径。在差分信号传输系统，如图1所示，差模干扰产生于两条传输线之间，而共模干扰则同时产生于两条线上，以地为参考点。图2展示了这种情况下的磁力线叠加，从而起到了衰减干扰作用。
对于差分信号，在磁环中形成的磁力线相互抵消，没有抑制作用，只有小量的寄生参数对差分信号有微小影响。共模电感是一种双向滤波器，它既能够有效地抑制信号上的共模干扰，也能够降低总线自身不向外发送电子污染。
其次，我们来看一下CAN总线特性。由于内部结构是开源、开漏输出形式，如图3所示，可以轻松实现显性和隐性的驱动。而由于固有的差分传输方式，使得CAN具有很强的地面模式重叠能力，即使通过显示器查看波形完美，但测试时发现存在问题，如EFT、浪涌等抗扰均无异常但无法满足限值要求。
最后，对于为什么要加入共模电感的问题，有一些简单方法可以解决EMC问题之一就是增加外围设备，其中包括使用高性能符合标准要求的收发芯片，同时也可以考虑使用共模电感。在现行汽车电子标准CISPR25下，对传导骚扰有严格要求，因此增加合适大小（如51μH）的共模电感可以显著降低噪声，如图5所示。但是，这同样带来了谐振和瞬态高压的问题，如绿色波形所示，以及直接损坏收发器的情景。此外，由于寄生参数带来的谐振与瞬态高压，其潜在风险尤其是在长距离、高节点数通讯环境下，不利于保持总线信号质量。如果工业应用对此类问题没有严格要求，则通常不必增加这些额外组件。
综上所述，尽管 共模電感對於總線中的優缺點已經清楚，但它仍然是一种有效的手段來減少總線上的電子污染，並改善傳導騷擾問題。不過，這種方法也有其限制，比如可能引起諧振或瞬態壓力問題，這些都會對總線訊號質量造成負面影響。在選擇是否應該為CAN接口添加這種保護措施時，我們需要權衡各種因素，以確保最佳結果。此外，ZLG致遠電子推出了CTM1051(A)HP系列隔離集成電路，這個產品符合國際標準ISO11898-2，並提供高度防護功能，可適應多種工業環境需求。
由於以上原因，本文旨在通過簡單介紹如何利用開關電源工作原理詳細解析來幫助讀者更好地理解這一領域內的一些複雜概念並促進技術發展。我們相信這樣的一個更深入探討將能夠幫助專業人士以及學術研究人員進一步了解如何實現更加穩定的通訊系統設計，並滿足日益嚴格化的市場標準與法律規範。
