在CAN節點的設計中
，我們通常為了總線的通訊更為可靠，為CAN接(jie)口(kou)增(zeng)加(jia)各(ge)種(zhong)器(qi)件(jian)，但(dan)實(shi)際(ji)並(bing)非(fei)所(suo)有(you)應(ying)用(yong)都(dou)需(xu)要(yao)
，過(guo)多(duo)防(fang)護(hu)不(bu)僅(jin)增(zeng)加(jia)成(cheng)本(ben)，而(er)且(qie)器(qi)件(jian)的(de)寄(ji)生(sheng)參(can)數(shu)必(bi)然(ran)影(ying)響(xiang)信(xin)號(hao)質(zhi)量(liang)。本(ben)文(wen)將(jiang)簡(jian)單(dan)介(jie)紹(shao)共(gong)模(mo)電(dian)感(gan)用(yong)於(yu)總(zong)線(xian)的(de)作(zuo)用(yong)。

 

我們在實際應用中看到許多CAN產(chan)品(pin)會(hui)使(shi)用(yong)共(gong)模(mo)電(dian)感(gan)，但(dan)在(zai)常(chang)規(gui)測(ce)試(shi)中(zhong)卻(que)看(kan)不(bu)到(dao)它(ta)對(dui)哪(na)一(yi)項(xiang)指(zhi)標(biao)有(you)明(ming)顯(xian)改(gai)善(shan)，反(fan)而(er)影(ying)響(xiang)波(bo)形(xing)質(zhi)量(liang)。許(xu)多(duo)工(gong)程(cheng)師(shi)為(wei)了(le)以(yi)防(fang)萬(wan)一(yi)，確(que)保(bao)可(ke)靠(kao)
，會(hui)對(dui)CAN增加全麵外圍電路。CAN芯片已經有很好的抗靜電，瞬態電壓能力
，有些收發器本身也有很好的EMC性能，我們在應用中可根據設計要求逐個增加防護、濾波等外圍。對於CAN總線要不要加共模電感，我們主要從電磁兼容方麵考慮。

 

1、共模電感

 

先介紹共模幹擾
，圖 1
、圖 2分別給出了差模和共模幹擾及其傳輸路徑。圖中的驅動器及接收器為差分信號傳輸
，類似CAN總線。差模幹擾產生於兩條傳輸線之間


，共模幹擾則在兩條線中同時產生，其電勢是以地為參考。

 

 

圖 1  差模幹擾及傳輸路徑

 

圖 2  共模幹擾及傳輸路徑

 

共模電感是在一個磁環的上下兩個半環上
，分別繞製相同匝數但繞向相反的線圈。gongmoganraoshixiangtongde
，suoyizaicihuanzhongxingchengdecilixianxianghudiejia，dianganzukangdacongerqidaoshuaijianganraodezuoyong。duiyuchamoxinhaozaicihuanzhongxingchengdecilixianshixianghudixiaode，bingmeiyouyizhizuoyong
，jinyouxianquandianzujihenxiaodelouganduichamoxinhaoyoulveweiyingxiang。gongmodianganbenzhishangshiyigeshuangxianglvboqi，yifangmianlvchuxinhaoxianshangdegongmoxinhaoganrao，lingyifangmianyizhixinhaoxianbenshenbuxiangwaifachudianciganrao。tu 2中的幹擾信號則能很好地被共模電感抑製，而差分信號則幾乎無影響。

 

 

CAN收發器內部CANH、CANL分別為開源，開漏輸出形式

，驅動電路如圖 3所示。這種方式可以使總線輕鬆實現顯性電平的驅動，而隱性電平則通過終端電阻放電來實現。

 

 

圖 3  CAN收發器驅動電路

 

總線固有的差分傳輸形式使得CAN對於共模幹擾有很好的抑製能力
，如圖 4所示，通過CANH
、CANL相減可很好地消除來自外部的共模幹擾，但CANH、CANL並非理想對稱，快速上升的跳變沿，這些均會帶來EMC問題。我們通過示波器看總線波形很完美
，測試靜電


，EFT，浪湧，傳導騷擾抗擾均無異常。但測試傳導發射


，則不能滿足限值要求
，看起來很正常的總線實際卻向外在發送傳導幹擾。

 

圖 4  CAN傳輸波形

 

 

對於CAN接口的EMC問題
，除了選用更好性能
，符號要求的CAN收發芯片，另一種簡單的方法就是對CAN接口增加外圍，共模電感是一種很好的選擇。在現有汽車電子CISPR 25標準中
，對傳導騷擾限值有很嚴格要求。許多CAN收發器均會超過限值。如圖 5分別為按照車規限製測試增加和不加共模電感的CAN接口傳導騷擾，共模電感值為51μH，可以看到在各個頻段下對噪聲改善較為明顯，測試結果仍有很大裕量。

 

 

圖 5  傳導騷擾測試

 

共模電感對降低傳導騷擾有明顯作用，可幫助我們快速通過測試要求，滿足現有汽車用要求

，但總線增加共模電感也會帶來兩個問題：諧xie振zhen和he瞬shun態tai電dian壓ya。共gong模mo電dian感gan不bu可ke避bi免mian地di會hui有you寄ji生sheng電dian感gan，直zhi流liu電dian阻zu，考kao慮lv總zong線xian節jie點dian數shu，通tong信xin距ju離li等deng因yin素su，會hui引yin起qi諧xie振zhen，影ying響xiang總zong線xian信xin號hao質zhi量liang，如ru圖tu 6
，綠(lv)色(se)波(bo)形(xing)為(wei)增(zeng)加(jia)共(gong)模(mo)電(dian)感(gan)的(de)總(zong)線(xian)波(bo)形(xing)
，信(xin)號(hao)下(xia)降(jiang)沿(yan)已(yi)有(you)明(ming)顯(xian)的(de)諧(xie)振(zhen)。另(ling)外(wai)，共(gong)模(mo)電(dian)感(gan)感(gan)量(liang)較(jiao)大(da)，且(qie)直(zhi)接(jie)節(jie)在(zai)收(shou)發(fa)器(qi)接(jie)口(kou)
，實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)中(zhong)出(chu)現(xian)短(duan)路(lu)，熱(re)插(cha)拔(ba)等(deng)狀(zhuang)態(tai)會(hui)使(shi)共(gong)模(mo)電(dian)感(gan)兩(liang)端(duan)產(chan)生(sheng)瞬(shun)態(tai)高(gao)壓(ya)，嚴(yan)重(zhong)時(shi)會(hui)直(zhi)接(jie)損(sun)壞(huai)收(shou)發(fa)器(qi)。

 

 

圖 6  增加共模電感的CAN波形

 

 

 

 

共模電感用於總線的優缺點較為明顯，它可以濾除信號線的共模電磁幹擾，衰減差分信號高頻部分
，抑製CAN接jie口kou自zi身shen向xiang外wai發fa出chu的de電dian磁ci幹gan擾rao，在zai傳chuan導dao騷sao擾rao方fang麵mian有you很hen好hao地di改gai善shan作zuo用yong
，但dan應ying用yong仍reng要yao考kao慮lv其qi帶dai來lai的de諧xie振zhen與yu瞬shun態tai電dian壓ya，這zhe些xie在zai長chang距ju離li，多duo節jie點dian通tong訊xun中zhong對dui總zong線xian信xin號hao質zhi量liang是shi不bu利li的de，對dui於yu一yi般ban工gong業ye應ying用yong對dui傳chuan導dao發fa射she並bing無wu嚴yan格ge要yao求qiu，因yin此ci可ke不bu增zeng加jia共gong模mo電dian感gan。

ZLG致遠電子基於多年的總線防護設計積累推出了高防護等級隔離模塊——CTM1051(A)HP係列。該係列符合國際ISO11898-2標準，靜電防護等級可達接觸±8kV


，空氣放電±15kV，浪湧防護可達±4kV隔離CAN解決方案
，具體如下圖7所示，能夠適用於各種惡劣的工業現場環境。應用簡便，即插即用
，應用原理圖如下圖8所示。

 

 

圖7  CTM1051(A)HP的EMC性能

 

圖8  應用原理圖