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CAN总线到底要不要加共模电感

我们在实际利用中看到许多CAN产品会应用共模电感,但在惯例测试中却看不到它对哪一项指标有明显改良,反而影响波形质量。许多工程师为了以防万一,确保可靠,会对CAN增长全面外围电路。CAN芯片已经有很好的抗静电,瞬态电压能力,有些收发器本身也有很好的EMC性能,我们在利用中可根据设计请求逐个增长防护、滤波等外围。对于CAN总线要不要加共模电感,我们重要从电磁兼容方面考虑。

1. 共模电感

先介绍共模干扰,图 1、图 2分辨给出了差模和共模干扰及其传输路径。图中的驱动器及吸收器为差分信号传输,类似CAN总线。差模干扰产生于两条传输线之间,共模干扰则在两条线中同时产生,其电势是以地为参考。


图 1差模干扰及传输路径

图 2共模干扰及传输路径

共模电感是在一个磁环的高低两个半环上,分辨绕制雷同匝数但绕向相反的线圈。共模干扰是雷同的,所以在磁环中形成的磁力线相互叠加,电感阻抗大从而起到衰减干扰的作用。对于差模信号在磁环中形成的磁力线是相互抵消的,并没有克制作用,仅有线圈电阻及很小的漏感对差模信号有略微影响。共模电感本质上是一个双向滤波器,一方面滤除信号线上的共模信号干扰,另一方面克制信号线本身不向外发出电磁干扰。图 2中的干扰信号则能很好地被共模电感克制,而差分信号则几乎无影响。

2. CAN总线特征

CAN收发器内部CANH、CANL分辨为开源,开漏输出情势,驱动电路如图 3所示。这种方法可以使总线轻松实现显性电平的驱动,而隐性电平则通过终端电阻放电来实现。

图 3 共模干扰及传输路径
3. 为什么要加共模电感

对于CAN接口的EMC问题,除了选用更好性能,符号请求的CAN收发芯片,另一种简略的方法就是对CAN接口增长外围,共模电感是一种很好的选择。在现有汽车电子CISPR 25标准中,对传导骚扰限值有很严格请求。许多CAN收发器均会超过限值。如图 5分辨为按照车规限制测试增长和不加共模电感的CAN接口传导骚扰,共模电感值为51μH,可以看到在各个频段下对噪声改良较为明显,测试成果仍有很大裕量。

图 5传导骚扰测试

共模电感对降低传导骚扰有明显作用,可赞助我们快速通过测试请求,满足现有汽车用请求,但总线增长共模电感也会带来两个问题:谐振和瞬态电压。共模电感不可避免地会有寄生电感,直流电阻,考虑总线节点数,通信距离等因素,会引起谐振,影响总线信号质量,如图 6,绿色波形为增长共模电感的总线波形,信号降落沿已有明显的谐振。另外,共模电感感量较大,且直接节在收发器接口,实际利用中涌现短路,热插拔等状态会使共模电感两端产生瞬态高压,严重时会直接损坏收发器。

图 6增长共模电感的CAN波形

4. 总结

共模电感用于总线的优毛病较为明显,它可以滤除信号线的共模电磁干扰,衰减差分信号高频部分,克制CAN接口自身向外发出的电磁干扰,在传导骚扰方面有很好地改良作用,但利用仍要考虑其带来的谐振与瞬态电压,这些在长距离,多节点通信中对总线信号质量是不利的,对于一般工业利用对传导发射并无严格请求,因此可不增长共模电感。

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图7CTM1051(A)HP的EMC性能
图8利用原理图
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