详解CAN总线硬件电路的设计要点（共模电感、终端电阻、TVS管）

huangguang

在HIL测试过程中，我们经常发现缺少终端电阻，导致通信异常，那么到底CAN通信电路中到底有多少需要重点关注的地方，通过该文章中的5个问题，深层次的探究CAN总线的一些技术细节，让大家更加的理解CAN总线的传输路径中所要关注的技术点。



1.为什么需要加CAN电平转换芯片？

一般单片机IO管脚输出的电平是TTL或者CMOS电平。无论是TTL电平还是CMOS电平与CAN电平都是不兼容；所以在设计电路的时候，需要电平转换，从而需要加入CAN电平转换芯片。CAN的电平由CANH、CANL两线之间的差分电压定义，CAN总线采用差分信号传输，通常只需两条信号线(CAN-H和CAN-L )即可进行正常通信。

2.为什么要加入共模电感？

U2是共模电感，用于消除CANH及CANL差分信号线上的共模噪声，信号线需要由共模电感滤波，共模电感需要配置在隔离频带内；实现共模抑制；

其根本原因是：在电路中串入共模电感，共模干扰作为EMC干扰中常见干扰，抑制它的方法就是滤波。滤波器的功能就是允许某一特定频率的信号顺利通过，而其它频率的信号则要受到较大的抑制，它实质上是一个选频电路,它切断了电磁干扰沿信号线或电源线传播的路径。

共模电感的作用：当有共模干扰电流流经线圈时，由于共模干扰电流的同向性，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，衰减共模干扰电流，达到滤波的目的；当电路中的正常差模电流流经共模电感时，电流在同相绕制的共模电感线圈中产生反向的磁场而相互抵消，因而对正常的差模电流基本没有衰减作用。

共模干扰如黑色虚线传输路径，CANH与GND以及CANL与GND作为传输路径；差模干扰为绿色虚线传输路径，CANH与CANL之间作为传输路径；



3.为什么要加入滤波电容？

C3、C4为信号线上的滤波器电容，为噪声提供低阻抗的回流路径，以滤除总线上的高频干扰，防止电磁辐射。

4.为什么要加入TVS管？

D3为暂态抑制二极管，在靠近端口的信号线中添加防护设备TVS管路，以防止外部强烈干扰通过端口耦合到内部PCB，从而导致内部设备性能下降。防浪涌和防静电。

5.CAN总线为什么需要120Ω的终端电阻？

终端匹配120Ω电阻，在传输高频信号的情况下，信号的波长比传输线路短，信号在传输线路的末端形成反射波，并且干扰原始信号，因此需要在传输线路的末端加上末端电阻，使得信号到达传输线路的末端后不进行反射，同时C2电容起到快速平衡电压的作用，可以帮助稳定母线上的隐性电压水平，让CANH和CANL电压保持对称。