瑞萨RAA78815x系列RS-485收发器的电气快速瞬态性能

使用 RS-485 收发器的工业网络每天都会受到电快速瞬变 （EFT） 轰炸。这些瞬变通常以突发的形式发生，源于感应负载的中断（切换）、继电器触点弹跳等引起的切换瞬变。这些瞬变会破坏传输总线节点之间的数据，甚至损坏收发器设备，从而导致网络停机。因此，需要设备内部瞬态抑制电路来确保从 EFT 事件中快速恢复，以维持网络运行。

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断电时，继电器、开关接触器或重型电机等感应负载会在配电系统上产生突发的窄高频瞬变。当公用事业提供商打开或关闭功率因数校正设备时，也会产生这些快速瞬变。电源线瞬变的一个常见原因是在插入交流电源线、关闭设备或打开或关闭断路器时发生火花（参见图 1）。

图 1. 瞬态噪声的产生和耦合到终端设备

EFT 抗扰度测试标准

为了评估系统对 EFT 突发的抗扰度，IEC 委员会制定了标准 IEC 61000-4-4，定义了测试电压波形、测试电平范围、测试设备、测试设置和测试程序。

图 2 描绘了单个 EFT 脉冲的波形，图 3 说明了典型 EFT 测试期间的测试脉冲序列。在这里，EFT 脉冲发生器产生一系列称为突发的低能量脉冲。每个脉冲的上升时间为 5ns，脉冲持续时间（半值时间）为 50ns。突发周期为 300 毫秒，包括 75 次瞬变，随后是一个暂停间隔。该测试允许 5kHz 和 100kHz 两种重复频率。对于 5kHz 的脉冲重复率，75 个脉冲需要 15ms，而对于 100kHz 的重复率，它们只需要 0.75ms。

图 3 描述了所需的最短测试持续时间为 2 分钟，包括三个 10 秒的正脉冲窗口，每个窗口后有 10 秒的暂停间隔，以及三个 10 秒的负脉冲窗口，暂停间隔为 10 秒。这会在两分钟的测试序列中产生总共 15000 个正脉冲和 15000 个负脉冲。

图 2. 单个 EFT 脉冲的波形

图 3. EFT 测试脉冲序列的时序

虽然单个脉冲代表低能量瞬变，但整个脉冲串的能量却不是。对于给定的测试电压，EFT 脉冲串的能量大约是单个脉冲能量的 250 倍。

为了测试收发器数据端口的 EFT 抗扰度，EFT 测试脉冲通过电容钳位耦合到点对点数据链路中（图 4）。该钳位围绕两条数据线，因此代表共模测试。

图 5 显示了数据端口的五个测试级别。前四个级别的电压随着每个级别的增加而翻倍。第五个电平 x 是一个特殊电平，可以采用任何测试电压。但是，必须在制造商的数据表中指定电压电平。

图 4. 使用电容钳位测试数据端口的测试设置图像

图 5. 数据端口（收发器总线端子）的 EFT 测试级别

RAA78815x 收发器的 EFT 抗扰度

RAA78815x 收发器在高达 5kV EFT 瞬态下进行了测试。在 EFT 测试前后，观察发射节点和接收节点的总线和接收器输出信号，以进行视觉比较。

除了正常收发器操作的视觉确认外，所有收发器都在自动测试系统 （ATE） 上进行了参数性能测试。通过标准要求设备不显示任何参数偏移。结果显示，RAA78815x 系列 5V RS-485/RS-422 收发器以 5kV 测试电压通过了所有 EFT 测试，这是 AXOS-5 测试系统的最高测试电压，这使该收发器系列进入了最高的特殊测试级别类别（图 6）。

图 6. RAA78815x 收发器的 EFT 测试级别类别

审核编辑：郭婷