电快速瞬变(EFT)是如何引起的？如何测量收发器EFT性能？

本篇文章我们将讨论电快速瞬变（EFT）是如何引起的，如何测量收发器EFT性能，以及RS-485收发器的EFT测量结果。

Tom Kugelstadt

Principal Applications Engineer

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，起源于由于感性负载中断（开关）、继电器触点弹跳等引起的开关瞬变。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，为了确保从EFT事件中快速恢复，需要器件内部瞬态抑制电路，以维持网络运行。

电快速瞬变起源

断电时，继电器、开关接触器或重型电机等感性负载会在配电系统上产生狭窄的高频瞬变突发。当公用事业提供商切换进入或退出功率因数校正设备时，也会产生这些快速瞬变。电源线瞬变的常见原因是每当插入交流电源线、关闭设备或断开或关闭断路器时都会产生火花。

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，国际电工委员会（IEC）制定了IEC 61000-4-4标准，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。

有关瑞萨电子RAA78817x系列RS-485收发器的测试设置的完整详细信息，您可点击文末阅读原文参阅瑞萨电子“R15AN0012：RAA78817x系列3.3V RS-485/RS-422收发器的EFT抗扰度”应用文档。

图2 单个EFT脉冲的波形

图3 EFT测试脉冲序列的时序

图2描绘了单个EFT脉冲的波形，图3显示了典型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（时间到一半值）为50ns。突发周期为300毫秒，包括75次瞬态，然后是暂停间隔。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的重复频率，它们只需要0.75ms。

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。这导致在两分钟的测试序列中总共有15000个正脉冲和15000个负脉冲。

虽然单个脉冲代表低能量瞬态，但整个脉冲串的能量则不然。对于给定的测试电压，EFT脉冲串的能量大约比单个脉冲能量高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）。该箝位环绕两条数据线，因此表示共模测试。

图5显示了数据端口的5个测试级别。前四级电压随着每级递增而加倍。第五级x是一个特殊级别，可以假设任何测试电压。但是，电压电平必须在制造商的数据表中指定。

图4 带电容钳位测试数据端口的测试装置

图5 数据端口（收发器总线端子模块）的EFT测试电平

RAA78817x收发器的EFT抗扰度

RAA78817x收发器经过了高达3kV EFT瞬变的测试。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。

除了目视确认收发器正常运行外，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，RAA78817x系列3.3V RS-485/RS-422收发器在3kV测试电压下通过了所有EFT测试，这使该收发器系列进入了IEC 61000-4-4的最高特殊测试级别类别（图6）。

图6 RAA78817x收发器的EFT测试级别类别

瑞萨电子 (TSE: 6723)

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审核编辑：汤梓红