雖然有很多不同的車內網絡互連標準，並且汽車原始設備製造商 (OEM) 對於EMC也有多種不同的要求，這篇文章主要討論一個已經被證明具有特別挑戰性的話題：一個控製器局域網 (CAN) 總線的射頻 (RF) 放射。

　　

CAN使用均衡的差分信令來發送波特率
，高達1Mbps(或者更高，前提是使用“靈活數據速率”變量)的二進製數據。理想情況下，差分信令的使用避免了所有外部噪聲耦合。由於每一半差分對(被稱為CANH和CANL)在變化時是對稱的，它們的噪聲帶來的幹擾是具有破壞性的。然而，沒有CAN收發器是完全理想的，並且CANH和CANL信號之間的低值不對稱會產生未經完全均衡的差分信號。當這一情況發生時，CAN信號的共模分量(CANH和 CANL的平均值)將不再是一個恒定的DC值。相反地，它將表現出與數據有關的噪聲。

　　

兩個主要的不均衡類型會導致這個噪聲。其中一個就是顯性(被驅動)和隱性(高阻抗)狀態期間穩定狀態共模電壓電平之間的不匹配。

　　

這個穩定狀態不匹配會導致一個類似於CAN數shu據ju本ben身shen縮suo放fang版ban本ben的de噪zao聲sheng圖tu形xing。這zhe個ge噪zao聲sheng圖tu形xing在zai它ta的de頻pin譜pu內nei很hen寬kuan
，表biao現xian為wei一yi係xi列lie延yan伸shen至zhi極ji低di頻pin率lv且qie間jian隔ge均jun勻yun的de離li散san頻pin譜pu線xian。定ding時shi不bu匹pi配pei會hui導dao致zhi一yi個ge由you短duan脈mai衝chong或huo幹gan擾rao組zu成cheng的de噪zao聲sheng圖tu形xing，隻zhi要yao數shu據ju中zhong有you邊bian緣yuan變bian換huan，它ta就jiu會hui出chu現xian。這zhe個ge噪zao聲sheng圖tu形xing的de頻pin譜pu含han量liang往wang往wang集ji中zhong比bi較jiao高gao的de頻pin率lv上shang。

　　

圖1中的波形顯示了一個可以在典型CAN收發器的輸出上觀察到的共模噪聲。在這幅圖像中
，黑色軌跡線(通道1)顯示CANH，紫色軌跡線(通道 2)顯示的是CANL
，並且綠色軌跡線(數據功能)是CANH與CANL的和。這個求和的過程給出了一個波形，它的值等於此時一個指定點上共模電壓的2 倍。

 

圖1：典型CAN收發器CANH/CANL輸出和共模噪聲

　　

共模波形顯示出兩種噪聲類型：與顯性至隱性/隱性至顯性變換相對應的高頻噪聲，而低頻噪聲是與不匹配的顯性和隱性共模相對應的。

　　

由於信號的共模部分能夠與係統(或與外部係統)中的其它分量耦合在一起(通過輻射或傳導路徑)，這個共模噪聲直接影響放射性能。這個器件的傳導放射按照工業電氣工程/電子 (IBEE) 茨維考技術的工程服務進行測量；如圖2中所示，這個器件的傳導放射連同一個普通汽車原始設備製造商(OEM)限值線一同繪製。

 

圖2：一個典型CAN收發器的傳導放射

　　

這個收發器的輸出放射超過了低頻和高頻區域內的OEM要求。為了把放射降低到令人滿意的水平，必須使用某些外部濾波。

　　

CAN總線中最常用的濾波器組件就是共模扼流圈(如圖3中所示)。共模扼流圈的構成方式是將兩個線圈繞在同一個鐵芯上。在每個線圈繞組方向的安排方麵，要使得共模電流(也就是說
，每個線圈內的電流方向一致)具ju有you共gong用yong同tong一yi極ji性xing的de磁ci通tong量liang。這zhe使shi得de共gong模mo扼e流liu圈quan可ke以yi運yun行xing為wei針zhen對dui共gong模mo信xin號hao的de電dian感gan器qi
，從cong而er提ti供gong一yi個ge隨sui上shang升sheng的de頻pin率lv而er增zeng加jia的de阻zu抗kang。相xiang反fan地di，差cha分fen模mo式shi電dian流liu(也就是說，每個線圈內的電流方向相反)將使它們的磁通量與反向極性相互作用。對於諸如CAN信號的均衡波形
，每個線圈內相反磁通量的幅度將會相等
，因此不會在鐵芯內累積靜磁通。這使得扼流圈運行為一個針對CAN信號的短接電路。

 

圖3：共模扼流圈電路原理圖

　　

這項技術在減少CAN總線放射方麵十分有效。例如，當用一個51μH共模扼流圈對上麵不能滿足放射要求的器件進行重新測試時
，性能得到極大提升(圖4)。

 

圖4：典型CAN收發器(具有共模扼流圈)的傳導放射

　　

然(ran)而(er)，在(zai)添(tian)加(jia)共(gong)模(mo)扼(e)流(liu)圈(quan)時(shi)會(hui)帶(dai)來(lai)一(yi)些(xie)缺(que)點(dian)。使(shi)用(yong)共(gong)模(mo)扼(e)流(liu)圈(quan)時(shi)的(de)一(yi)個(ge)明(ming)顯(xian)劣(lie)勢(shi)就(jiu)是(shi)印(yin)刷(shua)電(dian)路(lu)板(ban)上(shang)需(xu)要(yao)額(e)外(wai)的(de)空(kong)間(jian)，並(bing)且(qie)會(hui)產(chan)生(sheng)多(duo)餘(yu)的(de)物(wu)料(liao)清(qing)單(dan)成(cheng)本(ben)。不(bu)過(guo)
，除(chu)此(ci)之(zhi)外(wai)，還(hai)應(ying)該(gai)考(kao)慮(lv)某(mou)些(xie)對(dui)CAN總線的細微影響。由於扼流圈線圈會引入某些串聯電感
，當這個電感與CAN網(wang)絡(luo)的(de)寄(ji)生(sheng)電(dian)容(rong)組(zu)合(he)在(zai)一(yi)起(qi)時(shi)會(hui)生(sheng)成(cheng)諧(xie)振(zhen)。盡(jin)管(guan)在(zai)大(da)多(duo)數(shu)頻(pin)帶(dai)內(nei)減(jian)少(shao)了(le)共(gong)模(mo)噪(zao)聲(sheng)，這(zhe)些(xie)諧(xie)振(zhen)會(hui)在(zai)諧(xie)振(zhen)頻(pin)率(lv)上(shang)導(dao)致(zhi)噪(zao)聲(sheng)數(shu)量(liang)增(zeng)加(jia)。可(ke)以(yi)在(zai)圖(tu)5中所示的共模噪聲波形中觀察到這個影響。

 

圖5：由扼流圈電感導致的共模噪聲

　　

zhegezhaidaizaoshengtebienanguanli。tadefuduwangwanghenqiang，bingqie，youyueliuquandianganhezongxiandianrongdebianhua
，qipinlvyehuisuizhexitongdebutongerfashengbianhua。xuyaozhuyideshi，yigegongmoeliuquandedianganzhitongchangzaijiaokuandegongchafanweineizhiding(比如說標稱值的-30%到50%)。相似地
，一個CAN網絡的總線電容將根據所使用電纜連接的類型和長度、網絡中的節點數量和每個節點的設計而發生變化。共模扼流圈的另外一個意外結果就是總線上增高的大瞬態電壓風險。諸如到電源、電池電壓或係統接地的短接等故障情況會導致共模電流的突然變化。這會在短路連接/斷開，以及CAN驅動在顯性和隱性狀態之間變換時出現。當流經扼流圈電感的電流快速變化時，會在驅動器IC的CAN端子上產生一個較大的電壓電位。在某些情況下，這個電壓有可能超過CAN器件的瞬態過壓處理能力
，並且會導致永久損壞。

　　

為了在避免與共模扼流圈有關的不利影響的同時減少放射
，可使用一個替代解決方案：減少CAN驅動器的共模噪聲輸出。這看起來似乎簡單而又直接
，但是這需要半導體廠商進行仔細而又認真的設計。隱性和顯性狀態期間的CANH和CANL電壓電平需要受到嚴格控製，以確保CAN總線波形盡可能地保持平衡。

　　

此外

，當CANH和CANL線路在顯性和隱性狀態之間變換時，它們之間的變換時間和定時偏移需要良好匹配，以限製出現在高頻頻帶內的共模噪聲。

　　

針對TI TCAN1042-Q1 CAN收發器的瞬態波形如圖6中所示。圖7中給出的是相應的放射曲線圖。

 

圖6：CANH/CANL輸出和共模噪聲

 

圖7：一個汽車故障保護CAN收發器的傳導放射

　　

TCAN1042-Q1的良好匹配輸出級使得輸出共模噪聲極低。這使得在不使用扼流圈等外部共模濾波組件的情況下
，放射性能符合OEM的要求。

　　

結論

　　

雖然共模扼流圈作為一種緩解CAN總線EMCwentidefangfa，muqianguangfanyingyongyuqichexingye，quanxindegaoxingnengshoufaqizhengzaishigongmoeliuquanbiandekeyoukewu。bushiyonggongmoeliuquan，keyizaibimiandianluxiezhenhediangandianyajianfengdengwentidetongshi
，shiCAN總線的實現方式變得更小、成本更低。