發布日期：2022-04-20 點擊率：103
在我的上一篇文章中，我從高層次討論了電快速瞬變 (EFT) 是什么。對于第二部分，讓我們探討為什么 EFT 很重要以及為什么在我們的設計過程中應該考慮它們。
歸根結底，EFT 之所以重要有兩個關鍵原因：
首先，可接受的干擾量因應用程序而異，最終可能會影響我們的底線。由于測試和穩健的設計技術會增加延遲和成本，因此我們必須在產品開發周期中考慮 EFT。
其次，如果沒有適當地防止 EFT，我們的應用程序可能會被損壞。由于一條線路耦合到另一條線路，EFT 可能表現為信號/控制線路、電源線路（交流或直流）或兩者上的電壓尖峰；如果 EFT 耦合到電路的電源部分，則數據線上也很可能會發生瞬變。這些瞬變的凈影響范圍從位錯誤/有效通信的丟失到災難性的產品和系統損壞。系統在這些罷工期間執行的級別由表 1 中定義的性能標準級別 A、B、C 和 D 描述。
標準 | 描述 |
績效標準 A | 最佳性能水平；產品在測試期間和之后正常運行并符合規定。 |
績效標準 B | 產品在測試過程中出現暫時的功能喪失或性能下降，測試完成后無需用戶干預即可恢復正常性能。 |
績效標準 C | 產品在測試過程中暫時失去功能或性能下降，只有在測試發生后通過用戶干預才能恢復到正常性能。 |
績效標準 D | 產品功能喪失或性能下降且不可恢復。這可能是由于硬件和/或軟件損壞，或數據丟失。 |
表 1：抗擾度標準的通過/失敗標準
這些級別創建了一種描述系統性能的標準方式，而不管最終應用如何。無論瞬態脈沖對設備造成災難性損壞，還是僅在接收端造成數據損壞，我們都可以并且應該盡可能地減輕它們。
然而，EFT 不能總是從系統中完全刪除；在某些情況下，我們只能考慮和減少它們，以免它們對性能的影響不會超出應用程序允許的范圍。
正如我在上一篇文章中所述，EFT 是連接感性負載（通常通過開關或繼電器）的系統所固有的。當開關/繼電器被切換，或者感性負載的電源被中斷時，由于電流的瞬時變化會出現快速的瞬態電壓尖峰。一旦產生，這些電壓尖峰就會通過系統電源線和地傳播。如果它們非常靠近數據線和電源線，它們也可能通過電磁輻射或互電容/電感耦合到數據線中。圖 1 顯示了一個簡化示例，說明在具有感性負載的電路中發生這種情況的方式和原因。
圖 1：會導致 EFT 的簡化電路
讓我們重新審視我上一篇文章中的電機控制應用程序，以了解 EFT 問題如何在實際應用程序中表現出來。在電機控制應用中，通信線路攜帶用于精確轉子位置或角度的編碼器數據，以及來自電機的反饋信息，用于附加安全功能和預測性維護。這種維護和安全功能技術的趨勢只會變得更加精確和穩健，因此這種通信對于優化系統性能至關重要。當 EFT 發生并破壞數據包時，轉子的已知位置就會丟失。凈效應是電機的功率效率損失；更極端的情況會導致電機完全停止運行，迫使全功率復位。
為了避免這些影響，我們可以在印刷電路板 (PCB) 上實現用于過濾和保護的外部組件，并將數據冗余或錯誤檢查作為通信協議的一部分。選擇設計用于承受 EFT 的收發器設備還將有助于創建穩健的數據鏈路，從而進一步提高整體系統性能。圖 2 顯示了電機控制應用的圖表以及 EFT 可能影響數據和電源線的位置。
圖 2：絕對編碼器和電機應用
對于可能遭受 EFT 的任何系統，TI 的THVD1550 和THVD1450 系列 RS-485 收發器將補充包括適當緩解和處理這些沖擊的設計。這些收發器已經過測試并證明可以承受 ±4000-V 的 EFT，從而消除了過多的外部保護元件負擔。回顧表 1，這意味著使用這些設備的系統可能達到性能標準 A。
圖 3 和圖 4 顯示了 THVD1550 和競爭設備在 -4000V EFT 沖擊下的性能。圖像顯示 TI 器件的性能優于競爭對手的器件。
圖 3：THVD1550 RS-485 收發器 -4kV EFT Strike
圖 4：競爭對手 RS-485 收發器 -4kV EFT Strike
如我們所見，競爭設備在恢復之前跳過了大約 4 位（不包括初始沖擊時的未命中），而 THVD1550 顯示 EFT 脈沖但會迅速恢復以繼續通信。正如我之前所說，在收發器層面，EFT 罷工不可避免地會出現在通信線路上；重要的是攻擊后物理層的通信速度有多快。在 THVD1550 上，測量顯示 EFT 沖擊覆蓋了一個正到負的轉變；緊接著，發生從負到正的轉變。盡管 EFT 沖擊后的高位噪聲很大，但它仍然存在，并且在具有冗余檢查和過濾的系統中，與收發器完全中斷通信相比，處理沖擊產生的噪聲要容易得多，
既然我們知道 EFT 是什么以及它們為什么重要，我們就可以開始提出正確的問題并為設計一個將通過 EFT 正確執行的系統做好準備。
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