库存索引:

A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
N
O
P
Q
R
S
T
U
V
W
X
Y
Z
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9

IEC 61000-4-5认证浪涌解决方案

      ADM2795E是一款5 kV rms信号隔离RS-485收发器,其集成ADI公司的iCoupler®技术,将RS-485收发器和国际电工委员会(IEC)电磁兼容性(EMC)保护集成于单封装中。ADM2795E适用于恶劣工业环境中面临着多种威胁的RS-485通信接口,这些威胁可能干扰通信或导致永久性损坏。工业自动化可编程逻辑控制器(PLC)通信端口通常使用RS-485接口,这些端口可能经受较大的共模噪声、接地电位差、接线错误和高压瞬变,如静电放电(ESD)、电快速瞬变(EFT)和雷电浪涌。工业自动化的系统级IEC标准(如IEC 61131-2)规定了多种IEC ESD、EFT和浪涌保护级别以及对辐射、传导和磁场干扰的抗扰度。


      ADM2795E可提供完整的系统级解决方案,该方案符合IEC 61000浪涌、EFT和ESD标准以及对传导、辐射和磁场干扰的抗扰度,这些干扰在工业环境中很常见。隔离鲁棒性和EMC保护的集成大幅节省了印刷电路板(PCB)空间,以供通信端口接口使用。ADM2795E还集成了全面的±42 V高压故障保护。http://weiyoudu.51dzw.com

              

      对于数据通信线路,这些系统级标准将规定以下三种类型的高压瞬变的多个保护级别:

      所有这些规范都定义了测试方法,用以评估电子和电气设备对指定现象的耐受性。下面概要说明各种测试。已根据这些IEC EMC规范全面测试了ADM2795E,并认证其符合IEC EMC。

      ESD是指静电荷在不同电位的实体之间的突然传输,由靠近接触或电场感应引起。其特征是在短时间内产生高电流。IEC 61000-4-2测试的主要目的是确定系统在工作过程中对系统外部ESD事件的抗扰度。IEC 61000-4-2介绍了使用两种耦合方法的测试,即接触放电和气隙放电。接触放电要求放电枪与受测单元直接接触。在气隙放电测试期间,放电枪的充电电极朝向受测单元移动,直到气隙上发生电弧放电。放电枪不与受测单元直接接触。气隙测试的结果和可重复性会受到多种因素的影响,包括湿度、温度、气压、距离和放电枪逼近受测单元的速率。气隙放电测试方法能够更好地反映实际ESD事件,但可重复性不及接触放电测试。因此,接触放电是首选测试方法。

      测试期间,数据端口须经受至少10次正极放电和10次负极放电,脉冲之间间隔最短为1秒。测试电压的选择取决于系统端环境。

      执行测试时,IEC ESD枪连接至本地总线GND2。针对GND2测试时,ADM2795E对IEC 61000-4-2事件具有鲁棒性,通过了标准中认可的最高级别(4级),其定义的接触放电电压和气隙放电电压分别为±8 kV和±15 kV。

      同样,执行测试时,IEC ESD枪连接至逻辑侧GND1。针对GND1的测试验证了ADM2795E隔离栅的鲁棒性。隔离栅可承受的IEC 61000-4-2 ESD为±9 kV的接触放电电压和±8 kV的气隙放电电压。测试在收发器正常工作时执行,ADM2795E时钟数据为2.5 Mbps。表1和表4总结了经认证的测试结果。http://weiyoudu.51dzw.com

      IEC 61000-4-2标准中的8 kV接触放电电流波形与人体模型(HBM) ESD 8 kV波形的对比。从图4中可以看出,两个标准规定的波形形状和峰值电流差异很大。与IEC 61000-4-2 8 kV脉冲关联的峰值电流为30 A,相应的HBM ESD峰值电流要小5倍多,为5.33A。另一差异为初始电压尖峰的上升时间,对于IEC 61000-4-2 ESD,上升时间为1 ns,相较于与HBM ESD波形关联的10 ns时间要快得多。与IEC ESD波形关联的功率值显著大于HBM ESD波形的相应值。与规定了多个HBM ESD保护级别的其他RS-485收发器相比,具有IEC 61000-4-2 ESD额定值的ADM2795E更适用于在恶劣环境中工作。

      EFT测试要求将数个极端快速的瞬变脉冲耦合到信号线上,以代表容性耦合到通信端口的外部开关电路的瞬态干扰,这种干扰可能包括继电器和开关触点抖动,以及切换感性或容性负载引起的瞬变,所有这些在工业环境中非常常见。EC 61000-4-4中定义的EFT测试尝试模拟因为这些类型的事件产生的干扰。

      EFT 50 Ω负载波形。EFT波形用具有50 Ω输出阻抗的发生器在50 Ω阻抗上产生的电压来描述。输出波形包括一个持续时间为15 ms的5 kHz高电压瞬变脉冲群,其重复间隔为300 ms。另外也可以产生持续时间为750 µs 的100 kHz高频脉冲群执行EFT测试。每个脉冲具有5 ns的上升时间和50 ns的持续时间,在波形的上升和下降沿的50%点之间测量。单个EFT脉冲的总能量与ESD脉冲相似。http://weiyoudu.51dzw.com

      测试期间,这些EFT快速突发瞬变通过容性箝位器耦合到通信线路,如图6所示。EFT通过箝位器容性耦合到通信线路,而不是直接接触。该箝位器同样降低了EFT发生器的低输出阻抗所引起的负载。箝位器和电缆之间的耦合电容取决于电缆直径、屏蔽和绝缘。EFT箝位器边缘放置在距受测设备(EUT) EVAL-ADM2795EEBZ评估板50 cm的位置。EFT发生器设置为输出5 kHz或100 kHz重复EFT突波。在5 kHz和100 kHz测试设置下测试EVAL-ADM2795EEBZ。

      EFT箝位器连接至GND2时,EVAL-ADM2795EEBZ对IEC 61000-4-4 EFT瞬变具有鲁棒性,保护级别达到了标准中认可的最高级别(4级),其定义的电压级别为±2 kV。IEC 61000-4-4箝位器连接至GND1时,EVAL-ADM2795EEBZ对IEC 61000-4-4 EFT瞬变具有鲁棒性,承受的电压可达±2 kV。测试在收发器正常工作时执行,EVAL-ADM2795EEBZ时钟数据为2.5 Mbps。无论是否将RS-485电缆屏蔽设置为连接至GND2,表2中所示的结果均有效。EVAL-ADM2795EEBZ可承受高达±2 kV的IEC 61000-4-4 EFT而不损坏。表2和表4总结了经认证的测试结果。

      浪涌瞬变由开关或雷电瞬变产生的过压引起。开关瞬变的原因可以是电源系统切换、电源分配系统的负载变化或短路等各种系统故障。雷电瞬变的原因可以是附近的雷击将高电流和电压注入电路中。IEC 61000-4-5定义了用于评估对这些破坏性浪涌的抗扰度的波形、测试方法和测试级别。

      波形规定为开路电压和短路电流形式的波形发生器输出。RS-485端口主要使用1.2/50 µs波形,本部分将予以介绍。波形发生器的有效输出阻抗为2 Ω,因此浪涌瞬变相关的电流非常高。http://weiyoudu.51dzw.com

      RS-485 A和B总线引脚上确保接线错误保护,且在连接器和总线引脚进行热插拔时确保该保护。表7和表8总结了ADM2795E提供的高压接线错误保护。通过±42 V DC和±24 V ± 20% rms(50 Hz或60 Hz),采用热插拔和DC斜坡测试波形测试ADM2795E。在电源供电和不供电的情况下执行测试,RS-485 TxD输入、DE和使能引脚采用多种不同的状态。RS-485总线引脚可承受引脚A到地、引脚B到地以及引脚A和引脚B之间的高压接线错误。

      485 A和B总线引脚上的高压接线错误,偏置网络到ADM2795E电源VDD2引脚之间具有电流路径。为了在这种情况下保护ADM2795E,器件配有集成VDD2保护电路。

来源:Analog Devices