【技术】解析瑞萨RAA78815x系列RS-485收发器的电快速瞬态性能

时间： 2021-11-21 来源：Renesas

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使用瑞萨（RENESAS）RS-485收发器的工业网络每天都可能受到电快速瞬变(EFT)冲击。这些瞬变通常以突发的形式出现，源于感性负载的中断（切换）、继电器触点跳动等引起的切换瞬变。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，导致网络停机。因此，设备内部瞬态抑制电路对于确保从EFT事件中快速恢复以维持网络运行是必要的。

EFT的起源

当断电时，电感负载（如继电器、开关接触器或重型电机）会在配电系统上产生窄幅高频瞬变脉冲。当供应商接通或断开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当插入交流电源线、设备关闭或断路器打开或关闭时发生火花(见图1)。

图1 终端设备瞬态噪声的产生与耦合

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IEC61000-4-4，该标准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。EFT脉冲发生器会产生一系列突发的低能量脉冲。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个瞬变，然后是一个暂停间隔。该测试有5kHz和100kHz两种重复率。对于5kHz的脉冲重复率，75个脉冲需要15ms，而对于100kHz的重复率，只需要0.75ms。图3描述了所需的最短测试持续时间为两分钟，包括三个10秒的正脉冲窗口，每个窗口后跟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。在两分钟的测试序列中总共会产生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不是。对于给定的测试电压，EFT脉冲串的能量比单个脉冲的能量高约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耦合到点对点数据链路中（图4）。耦合钳围绕两条数据线，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加倍。第五个级别x是一个特殊级别，可以采用任何测试电压。但是，必须在制造商的数据手册中指定电压电平。

图4 使用电容钳测试数据端口的测试设置

图5 数据端口（收发器总线终端）的EFT测试级别

RAA78815x收发器的EFT抗扰度

RAA78815x收发器经过了高达5kV EFT瞬变的测试。在EFT测试之前和之后，观察发送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。通过标准要求设备没有显示任何参数偏移。结果显示，RAA78815x系列5VRS-485/RS-422收发器通过了所有EFT测试，测试电压为5kV，这是AXOS-5测试系统的最高测试电压，该收发器系列进入最高的特殊测试级别（图6）。

图6 RAA78815x收发器的EFT测试级别

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极度认真 Lv8. 研究员 2022-08-30

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