在現代汽車電子、工業自動化及智能制造系統中，CAN總線（Controller Area Network）因其高效的數據通信能力，被廣泛用于多個電子控制單元（ECU）之間的信息傳輸。然而，由于CAN總線往往工作在復雜的電磁環境下，外部電磁干擾（EMI）和瞬態電壓（如浪涌、靜電放電等）可能會對其通信質量和穩定性造成嚴重影響。因此，采用高效的電路保護方案至關重要，而二極管陣列正是提升CAN總線電磁兼容性（EMC）和抗干擾能力的重要技術之一。

一、CAN總線面臨的電磁兼容挑戰

在現實應用中，CAN總線主要面臨以下幾種干擾類型：

1. 電磁干擾（EMI）：來自高頻信號、電機、電源切換等產生的電磁波，可能導致數據傳輸錯誤甚至通信中斷。

2. 靜電放電（ESD）：當人體或設備釋放靜電至CAN總線接口時，可能引發瞬時電壓沖擊，造成設備損壞或數據傳輸異常。

3. 瞬態過電壓（Surge）：雷擊感應、電源波動或負載切換引起的電壓沖擊，可能影響CAN總線的穩定性。

4. 共模和差模干擾：外部環境或布線不當可能導致CAN_H和CAN_L信號線受到共模或差模噪聲，進而影響信號完整性。

為了有效應對這些挑戰，必須在電路設計中引入合適的保護機制，而二極管陣列因其快速響應特性，成為一種理想的防護方案。

二、二極管陣列的工作原理

二極管陣列通常由多個穩壓二極管或TVS（瞬態電壓抑制）二極管構成，并以反向并聯的方式接入CAN總線信號線。當外部干擾或瞬態電壓超過設定的擊穿閾值時，二極管會迅速導通，將多余的電流泄放到地，從而保護CAN總線不受損害。

其基本工作原理如下：

1. 在正常工作電壓范圍內，二極管處于截止狀態，不影響CAN信號的正常傳輸。

2. 當CAN總線上的電壓超過設定的二極管擊穿電壓時，二極管迅速導通，使過電壓泄放到地，從而抑制電壓波動，防止設備損壞。

3. 過電壓消失后，二極管恢復截止狀態，不影響CAN總線的正常工作。

三、二極管陣列提升CAN總線抗干擾能力的優勢

1. 快速響應特性

二極管陣列能夠在納秒級別內響應外部瞬態干擾，如靜電放電或浪涌脈沖，有效抑制電壓波動對CAN總線的沖擊，確保數據傳輸的穩定性。

2. 低電容特性

采用低電容的二極管陣列可以減少對CAN信號的影響，保證高速數據通信的完整性，同時降低信號畸變和誤碼率。

3. 雙向保護能力

CAN總線為雙向通信系統，二極管陣列可以同時對CAN_H和CAN_L信號線進行保護，防止差模和共模干擾，提高通信可靠性。

4. 減少共模噪聲

通過合理設計二極管陣列，可以有效抑制共模噪聲，提高CAN總線的抗干擾能力，增強系統的電磁兼容性。

5. 增強系統穩定性和壽命

采用高效的二極管陣列防護方案，可以降低電壓浪涌對CAN收發器和其他電路的沖擊，從而延長設備壽命，提高整體系統的可靠性。

四、典型應用場景

1. 汽車電子系統

現代汽車的CAN總線連接多個電子控制單元（ECU），如發動機管理、變速控制和車載娛樂系統。這些設備運行環境復雜，容易受到電磁干擾的影響。二極管陣列可有效減少因電機啟動、點火或電源波動引發的瞬態干擾，保障CAN總線穩定通信。

2. 工業自動化

在智能制造和自動化控制系統中，CAN總線負責傳感器、驅動器和控制單元之間的數據交互。然而，工業環境中的高功率設備（如變頻器、電機等）會產生較強的電磁干擾，影響信號傳輸。使用二極管陣列可以降低干擾，提高系統的可靠性和數據傳輸的準確性。

3. 樓宇智能化與安防系統

CAN總線廣泛應用于智能建筑的電梯控制、門禁系統和視頻監控等領域。這些系統可能因靜電放電或突發電壓波動導致設備故障或誤動作。二極管陣列能增強抗靜電能力，提升系統穩定性，確保設備長期可靠運行。

結論

二極管陣列在提升CAN總線電磁兼容性和抗干擾能力方面發揮著重要作用。通過快速響應、低電容、雙向保護和共模噪聲抑制等特性，二極管陣列能夠有效降低電磁干擾對CAN總線的影響，確保系統長期穩定運行。在汽車電子、工業控制和智能樓宇等應用領域，合理設計并使用二極管陣列，是提升CAN總線可靠性的關鍵措施。