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共模电感应用CAN总线的电磁兼容解决方案

发布时间:2018-08-29

【导读】共模电感是在一个磁环的上下两个半环上,分别绕制相同匝数但绕向相反的线圈。共模干扰是相同的,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。

共模电感是在一个磁环的上下两个半环上,分别绕制相同匝数但绕向相反的线圈。共模干扰是相同的,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,并没有抑制作用,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,另一方面抑制信号线本身不向外发出电磁干扰。
 
CAN收发器内部CANH、CANL分别为开源,开漏输出形式,驱动电路如图所示。这种方式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。
 
共模电感应用CAN总线的电磁兼容解决方案
 
总线固有的差分传输形式使得CAN对于共模干扰有很好的抑制能力,通过CANH、CANL相减可很好地消除来自外部的共模干扰,但CANH、CANL并非理想对称,快速上升的跳变沿,这些均会带来EMC问题。
 
共模电感的滤波电路,La和Lb就是共模电感线圈。这两个线圈绕在同一铁芯上,匝数和相位都相同(绕制反向)。这样,当电路中的正常电流流经共模电感时,电流在同相位绕制的电感线圈中产生反向的磁场而相互抵消,此时正常信号电流主要受线圈电阻的影响(和少量因漏感造成的阻尼);当有共模电流流经线圈时,由于共模电流的同向性,会在线圈内产生同向的磁场而增大线圈的感抗,使线圈表现为高阻抗,产生较强的阻尼效果,以此衰减共模电流,达到滤波的目的。
 
共模电感对降低传导骚扰有明显作用,可帮助我们快速通过测试要求,满足现有汽车用要求,但总线增加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,另外,共模电感感量较大,且直接节在收发器接口,实际应用中出现短路,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。
 
共模电感应用CAN总线的电磁兼容解决方案
共模电感用于总线的优缺点较为明显,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,抑制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善作用,但应用仍要考虑其带来的谐振与瞬态电压,对传导发射并无严格要求的可不增加共模电感。
 
 
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