電快速瞬變(EFT)是如何引起的？如何測量收發(fā)器EFT性能？

本篇文章我們將討論電快速瞬變（EFT）是如何引起的，如何測量收發(fā)器EFT性能，以及RS-485收發(fā)器的EFT測量結(jié)果。

Tom Kugelstadt

Principal Applications Engineer

使用RS-485收發(fā)器的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)每天都會受到電快速瞬變（EFT）轟炸。這些瞬變通常以突發(fā)的形式發(fā)生，起源于由于感性負(fù)載中斷（開關(guān)）、繼電器觸點(diǎn)彈跳等引起的開關(guān)瞬變。這些瞬變會破壞傳輸總線節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)，甚至損壞收發(fā)器設(shè)備，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)停機(jī)。因此，為了確保從EFT事件中快速恢復(fù)，需要器件內(nèi)部瞬態(tài)抑制電路，以維持網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行。

電快速瞬變起源

斷電時(shí)，繼電器、開關(guān)接觸器或重型電機(jī)等感性負(fù)載會在配電系統(tǒng)上產(chǎn)生狹窄的高頻瞬變突發(fā)。當(dāng)公用事業(yè)提供商切換進(jìn)入或退出功率因數(shù)校正設(shè)備時(shí)，也會產(chǎn)生這些快速瞬變。電源線瞬變的常見原因是每當(dāng)插入交流電源線、關(guān)閉設(shè)備或斷開或關(guān)閉斷路器時(shí)都會產(chǎn)生火花。

圖1 瞬態(tài)噪聲的產(chǎn)生和耦合到終端設(shè)備

EFT抗擾度測試標(biāo)準(zhǔn)

為了評估系統(tǒng)對EFT突發(fā)的抗擾度，國際電工委員會（IEC）制定了IEC 61000-4-4標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)定義了測試電壓波形測試電平范圍，測試設(shè)備，測試設(shè)置和測試程序。

有關(guān)瑞薩電子RAA78817x系列RS-485收發(fā)器的測試設(shè)置的完整詳細(xì)信息，您可點(diǎn)擊文末閱讀原文參閱瑞薩電子“R15AN0012：RAA78817x系列3.3V RS-485/RS-422收發(fā)器的EFT抗擾度”應(yīng)用文檔。

圖2 單個(gè)EFT脈沖的波形

圖3 EFT測試脈沖序列的時(shí)序

圖2描繪了單個(gè)EFT脈沖的波形，圖3顯示了典型EFT測試期間的測試脈沖序列。在這里，EFT脈沖發(fā)生器產(chǎn)生一系列稱為突發(fā)的低能量脈沖。每個(gè)脈沖的上升時(shí)間為5ns，脈沖持續(xù)時(shí)間（時(shí)間到一半值）為50ns。突發(fā)周期為300毫秒，包括75次瞬態(tài)，然后是暫停間隔。該測試允許5kHz和100kHz兩種重復(fù)頻率。對于5kHz的脈沖重復(fù)率，75個(gè)脈沖需要15ms，而對于100kHz的重復(fù)頻率，它們只需要0.75ms。

所需的最短測試持續(xù)時(shí)間為2分鐘，包括三個(gè)10秒的正脈沖窗口，每個(gè)窗口后有10秒的暫停間隔，以及三個(gè)10秒的負(fù)脈沖窗口，暫停間隔為10秒。這導(dǎo)致在兩分鐘的測試序列中總共有15000個(gè)正脈沖和15000個(gè)負(fù)脈沖。

雖然單個(gè)脈沖代表低能量瞬態(tài)，但整個(gè)脈沖串的能量則不然。對于給定的測試電壓，EFT脈沖串的能量大約比單個(gè)脈沖能量高250倍。

為了測試收發(fā)器數(shù)據(jù)端口的EFT抗擾度，EFT測試脈沖通過電容鉗耦合到點(diǎn)對點(diǎn)數(shù)據(jù)鏈路中（圖4）。該箝位環(huán)繞兩條數(shù)據(jù)線，因此表示共模測試。

圖5顯示了數(shù)據(jù)端口的5個(gè)測試級別。前四級電壓隨著每級遞增而加倍。第五級x是一個(gè)特殊級別，可以假設(shè)任何測試電壓。但是，電壓電平必須在制造商的數(shù)據(jù)表中指定。

圖4 帶電容鉗位測試數(shù)據(jù)端口的測試裝置

圖5 數(shù)據(jù)端口（收發(fā)器總線端子模塊）的EFT測試電平

RAA78817x收發(fā)器的EFT抗擾度

RAA78817x收發(fā)器經(jīng)過了高達(dá)3kV EFT瞬變的測試。在EFT測試前后，觀察發(fā)射節(jié)點(diǎn)和接收節(jié)點(diǎn)的總線和接收器輸出信號以進(jìn)行視覺比較。

除了目視確認(rèn)收發(fā)器正常運(yùn)行外，所有收發(fā)器都在自動測試系統(tǒng)（ATE）上進(jìn)行了參數(shù)性能測試。通過標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)備不顯示任何參數(shù)偏移。結(jié)果顯示，RAA78817x系列3.3V RS-485/RS-422收發(fā)器在3kV測試電壓下通過了所有EFT測試，這使該收發(fā)器系列進(jìn)入了IEC 61000-4-4的最高特殊測試級別類別（圖6）。

圖6 RAA78817x收發(fā)器的EFT測試級別類別

瑞薩電子 (TSE: 6723)

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審核編輯：湯梓紅