MAX11410电磁兼容

MAX11410 ADC理想用于测量-200°C至+1250°C的宽温度范围。 通过适当的外部保护电路，它通过了所有严格的抗扰度标准，如IEC 61000-2、4和5，以及模拟输入测试中的高压24V。

硬件规格

MAX11410EMCEVKIT#已完全组装、测试并已加载数据记录器固件。开发板由计算机的 USB 连接供电。固件也使用相同的USB串行端口与MAX11410通信。数据记录固件自动配置MAX11410并捕获数据，报告格式可直接保存为CSV（逗号间距值）表格格式。

图1所示为MAX11410EMCEVKIT#的简化原理图，描绘了模拟输入端的保护电路。

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图 1.模拟输入端保护电路的简化原理图。

瞬态抗扰度测试

MAX11410EMCEVKIT#在Maxim Integrated实验室进行了通用工业瞬态抗扰度标准的测试。以下各节介绍了测试方法和结果。

抗扰度测试的性能标准

抗扰度测试的结果通常分为四类（表1）。最终应用要求及其容忍瞬态噪声的能力决定了系统是否将性能标准归类为合格。

表 1.抗扰度测试的性能标准
 

 

标准	描述
性能标准 A	正常运行，性能不会下降。
性能标准 B	可自行恢复的暂时性能下降（数据丢失、数据错误）。
性能标准 C	需要干预（设备重置或电源重启）的暂时性能下降。
性能标准 D	无法恢复的功能丧失（设备损坏）。

 

IC和板级保护

MAX11410采用集成功能和外部（板级）元件的组合，设计用于承受瞬态抗扰度事件。MAX11410设计用于支持±35kV ESD （HBM）规格的鲁棒静电放电（ESD）性能。但是，对于更高能量的ESD和浪涌脉冲，如IEC 61000-4-2、IEC 61000-4-4和IEC 61000-4-5中所述，MAX11410EMCEVKIT#板设计了外部瞬态电压抑制（TVS）SMAJ33CA二极管，以满足ESD、电快速瞬变（EFT）和浪涌瞬态抗扰度。这些二极管具有极快的响应时间，可响应 ESD 脉冲的 1ns 上升时间，并具有出色的功耗能力，可承受数十安培的浪涌电流。TVS二极管将输入瞬变箝位到安全水平，以避免损坏半导体器件。

为了进一步保护器件在模拟输入端不暴露在24V高电压下，BZX84C3V0W齐纳二极管用于将24V箝位至约3V，这在MAX11410模拟端口的规格限值范围内。

请参考MAX11410EMCEVKIT#，了解有关模拟输入端保护外部电路的更多信息。

IEC 61000-4-2 静电放电

ESD是由电荷积聚引起的，在工业应用中可以找到用于该电荷的不同发生器。该标准涵盖了持续时间为数十纳秒的浪涌，并且比其他低能耗ESD标准（如人体模型（HBM）或机器模型（MM））压力更大，这两种标准均作为所有Maxim Integrated®产品的标准测试，并在单独的IC数据手册中列出。

接触放电方法：测试发电机的带电电极与被测设备（DUT）保持接触，放电由发电机内的放电开关驱动。

气隙放电法：将发电机的带电电极靠近DUT处，放电由火花驱动到DUT上。

ESD测试发生器与“尖点”一起使用，直接连接到DUT（引脚）进行接触式ESD测试。发生器上增加了一个“圆形尖端”，用于气隙ESD测试。表2列出了ESD测试条件。

 

输出电压	±6kV
输出电压的极性	正面和负面
保持时间	至少 5 秒
申请数量	每个极性连续十 （10） 次 ESD 放电

 

图2和图3分别描述了接触放电测试的IEC 61000-4-2型号和电流波形。

图2.IEC 61000-4-2 ESD模型测试电路。

图3.IEC 61000-4-2 接触放电测试波形。

IEC 61000-4-4 电脉冲/脉冲串

EFT 常见于工业应用，发生在开关和继电器触点的电弧中，以及连接和断开大感性负载（如电机）时。

输出电压范围高达 ±2kV 的 EFT/浪涌发生器，50？负载用于生成IEC规范定义的电压波形。电容耦合钳能够将来自 EFT 发生器的快速瞬变（突发）耦合到 DUT 的输入、输出或电源引脚，而无需与 DUT 进行任何电气连接。表 3 列出了 EFT 测试条件。图 4 和图 5 分别显示了 IEC 61000-4-4 EFT/突发测试设置和波形。

表 3.电子转帐测试条件
 

 

测试电压	高达 ±2kV
输出电压的极性	正面和负面
重复频率	5千赫
突发持续时间/重复时间	15毫秒/300毫秒
测试持续时间	401

 

图4.EFT/突发波形测试设置。

图5.IEC 61000-4-4 EFT/突发波形。

IEC 61000-4-5 浪涌

在雷击、电源系统和负载切换或短路故障条件下等事件期间，会发生严重的瞬变或浪涌。该IEC标准规定了六类测试级别，具体取决于终端设备的安装条件。该等级决定了具有相应电压电平的保护。此外，这还定义了耦合模式（线对线或线对地）和所需的源阻抗（Zs）。与使用MAX11410等产品的应用最接近的类别是3类，用于非对称工作电路/线路，建议的线对线测试电平为±2kV。有关更多详细信息，请参阅 IEC 61000-4-5 标准。

表 4 列出了 IEC 61000-4-5 浪涌测试条件。图 6 和图 7 分别显示了 IEC 61000-4-5 浪涌测试设置和波形

 

测试电压	高达 ±2kV
输出电压的极性	正面和负面
波形参数	前端时间：1.2μs
	半值时间：50μs
应用的信号	端口到端口
	端口到地面
重复率	十 （10） 个浪涌，两极性为 10 秒间隔

 

图6.IEC 61000-4-5浪涌测试设置。

图7.IEC 61000-4-5 1.2/50μs 浪涌电压波形。

浪涌测试按照IEC 61000-4-5规范进行。1.2/50μs组合波发生器用于测试MAX11410模拟输入。对于每个测试条件，施加十个正极性和负极性的浪涌脉冲。脉冲以 10s 间隔 （0.1Hz） 施加。每次浪涌测试后，MAX11410EMCEVKIT软件读取器件的值（通过串行外设接口（SPI）），以查看浪涌瞬变是否造成任何损坏以及值偏差程度。

用于测试MAX11410EMCEVKIT#的设备如表5所示。图 8 显示了用于 ESD 测试的 ESD 喷枪 NSG 438 的照片，图 9 显示了用于 EFT/突发和浪涌评估的测试台设置图片。

表 5.用于MAX11410EMCEVKIT瞬态抗扰度测试的设备#
 

 

设备	描述	测试 （S）
MAX11410电磁评估板#	被测设备 （DUT）	都
静电放电测试生成器	Teseq NSG 438 带气隙排放头 403-826®	接触式静电放电和气隙静电放电
EFT/浪涌发生器	海菲利科技ECOMPACT4和Teseq NSG 3040A®	EFT/突发和浪涌
信号和数据线耦合网络	Teseq CDN 117	激
具有 0.5μF 电容器的耦合器	INA 174A	激
电容耦合钳	Teseq CDN 3425	电子转帐

 

瞬态抗扰度测试结果

表6至表10包括每个测试的特定测试条件和结果的详细信息。对于单端测试，在AIN7上施加1.25V。对于差分测试，在AIN8至AIN9处施加1.25V。对于电流测试，内部 300μA 电流源至 AIN0。AIN0连接到AIN2，AIN2通过1K连接到AIN3？电阻器。另一个1K？电阻接地。记录AIN2和AIN3之间的电压，并相应地计算电流。图 10 描述了测试配置。

图 10.MAX11410EMCEVKIT测试配置

表 6.ESD测试条件和结果（Zap之前和之后）
 

 

输入模式	已损坏的测试位置	测试级别 （千伏）	Zap 之前 （V） （平均）	扎普后 （V） （平均）	偏差（千米）	结果	标准*
单端	AIN7	+/-6	1.250902228	1.25089522	5.6	通过	B
微分	AIN8-AIN9	+/-6	1.250911674	1.250912413	-0.6	通过	B
当前	AIN0	+/-6	0.303985703	0.303980655	16.6	通过	B

 

*B：暂时丧失功能或性能下降，在干扰消除后停止。被测设备无需操作员干预即可恢复其正常性能。

图 11.静电测试。AIN7 处的 1.25V 单端电压与 # 个样本。

图 12.静电测试。AIN8 至 AIN9 处的 1.25V 差分电压与 # 个样本的关系。

图 13.静电测试。AIN0 处的 300μA 源电流与 # 个样本的关系。

表 7.ESD测试条件和结果（Zap期间）
 

 

输入模式	已更改的测试位置	测试级别 （千伏）	Zap 之前 （V） （平均）	扎普期间 （V）		偏差（千米）
				最低	.MAX	最低	.MAX
单端	AIN7	+/-6	1.250902228	1.25085026	1.2510466	41.54	-115.44
微分	AIN8-AIN9	+/-6	1.250911674	1.25091880	1.2506827	-5.70	183.02
当前	AIN0	+/-6	0.303985703	0.30321210	0.3084540	0.25%	-1.45%

 

B：暂时性功能丧失或性能下降，在干扰消除后停止。被测设备无需操作员干预即可恢复其正常性能。

图 14.静电测试。扎普之前和期间。AIN7 处的 1.25V 单端电压与 # 个样本。

图 15.静电测试。扎普之前和期间。AIN8 至 AIN9 处的 1.25V 差分电压与 # 个样本的关系。

图 16.静电测试。扎普之前和期间。AIN0 处的 300μA 源电流与 # 个样本的关系。

表 8.EFT/脉冲串测试条件和结果
IEC 61000-4-4 +/-2kV EFT/脉冲串测试水平和结果

 

输入模式	已更改的测试位置	测试级别 （千伏）	Zap 之前 （V） （平均）	扎普后 （V） （平均）	偏差 （千米）	结果	标准*
微分	AIN8-9	-2	1.250911674	1.250912048	-0.29966731	通过	B
当前	AIN0	2	0.303974231	0.303966408	25.73609482	通过	B
当前	AIN0	-2	0.303985703	0.303980655	16.60480341	通过	B

 

B：暂时性功能丧失或性能下降，在干扰消除后停止。

被测设备无需操作员干预即可恢复其正常性能。

图 17.EFT = +2KV 测试。AIN7 处的 1.25V 单端电压与 # 个样本。

图 18.EFT=+2KV测试。AIN8 至 AIN9 处的 1.25V 差分电压与 # 个样本的关系。

图 19.EFT = +2KV 测试。AIN0 处的 300μA 源电流与 # 个样本的关系。

图 20.EFT = -2KV 测试。AIN7 处的 1.25V 单端电压与 # 个样本。

图 21.EFT = -2KV 测试。AIN8 至 AIN9 处的 1.25V 差分电压与 # 个样本的关系。

图 22.EFT = -2KV 测试。AIN0 处的 300μA 源电流与 # 个样本的关系。

表 9.浪涌测试条件和结果
IEC 61000-4-5 测试级别和结果 +/-2kV

 

输入模式	扎扎 考试地点	测试级别 （千伏）	扎普之前 （V） （平均）	扎普之后（V） （平均）	偏差 （千米）	结果	标准 *
单端	AIN7	2	1.250908379	1.250903119	4.204892513	通过	B
单端	AIN7	-2	1.250902228	1.250896876	4.278667269	通过	B
微分	AIN8-9	2	1.250911984	1.250909759	1.77892522	通过	B
微分	AIN8-9	-2	1.250911674	1.250912421	- 0.597531498	通过	B
当前	AIN0	2	0.303974231	0.303975706	- 4.852565572	通过	B
当前	AIN0	-2	0.303985703	0.303982496	10.55015604	通过	B

 

图 23.浪涌 = +2KV 测试。AIN7 处的 1.25V 单端电压与 # 个样本。

图 24.浪涌 = +2KV 测试。AIN8 至 AIN9 处的 1.25V 差分电压与 # 个样本的关系。

图 25.浪涌 = +2KV 测试。AIN0 处的 300μA 源电流与 # 个样本的关系。

图 26.浪涌 = -2KV 测试。AIN7 处的 1.25V 单端电压与 # 个样本。

图 27.浪涌 = -2KV 测试。AIN8 至 AIN9 处的 1.25V 差分电压与 # 个样本的关系。

图 28.浪涌 = -2KV 测试。AIN0 处的 300μA 源电流与 # 个样本的关系。

表 10.24V 测试条件和结果
 

 

输入模式	已损坏的测试位置	测试级别 （V）	扎普之前 （V） （平均）	扎普后 （V） （平均）	偏差（千米）	结果	标准*
单端	AIN7	24	1.250896278	1.250894903	1.1	通过	B
微分	AIN8-AIN9	24	1.250912231	1.250912502	-0.2	通过	B
当前	AIN0	24	0.303983713	0.303970771	42.6	通过	B

 

B：暂时性功能丧失或性能下降，在干扰消除后停止。

被测设备无需操作员干预即可恢复其正常性能。

图 29.24V测试。AIN7 处的 1.25V 单端电压与 # 个样本。

图 30.24V测试。AIN8 至 AIN9 处的 1.25V 差分电压与 # 个样本的关系。

图 31.24V测试。AIN0 处的 300μA 源电流与 # 个样本的关系。

结论

MAX11410为低功耗、10通道、24位Δ-Σ型ADC，输入可配置为单端电压、差分电压和内部电流源，为外部传感器提供激励电流。所有三种配置均使用MAX1140EMCEVKIT#板进行评估，并通过了基于实验室特性数据的所有严格的抗扰度标准IEC 61000-2、4和5测试。此外，MAX11410EMCEVIT#还可在模拟输入端通过24V高压，而不会造成任何损坏。

审核编辑：郭婷