什么是EFT？第2部分

在我的上一篇文章中，我從高層次討論了電快速瞬變 (EFT) 是什么。對于第二部分，讓我們探討為什么 EFT 很重要以及為什么在我們的設(shè)計過程中應(yīng)該考慮它們。

歸根結(jié)底，EFT 之所以重要有兩個關(guān)鍵原因：

首先，可接受的干擾量因應(yīng)用程序而異，最終可能會影響我們的底線。由于測試和穩(wěn)健的設(shè)計技術(shù)會增加延遲和成本，因此我們必須在產(chǎn)品開發(fā)周期中考慮 EFT。

其次，如果沒有適當(dāng)?shù)胤乐?/span> EFT，我們的應(yīng)用程序可能會被損壞。由于一條線路耦合到另一條線路，EFT 可能表現(xiàn)為信號/控制線路、電源線路（交流或直流）或兩者上的電壓尖峰；如果 EFT 耦合到電路的電源部分，則數(shù)據(jù)線上也很可能會發(fā)生瞬變。這些瞬變的凈影響范圍從位錯誤/有效通信的丟失到災(zāi)難性的產(chǎn)品和系統(tǒng)損壞。系統(tǒng)在這些罷工期間執(zhí)行的級別由表 1 中定義的性能標(biāo)準(zhǔn)級別 A、B、C 和 D 描述。

表 1：抗擾度標(biāo)準(zhǔn)的通過/失敗標(biāo)準(zhǔn)

這些級別創(chuàng)建了一種描述系統(tǒng)性能的標(biāo)準(zhǔn)方式，而不管最終應(yīng)用如何。無論瞬態(tài)脈沖對設(shè)備造成災(zāi)難性損壞，還是僅在接收端造成數(shù)據(jù)損壞，我們都可以并且應(yīng)該盡可能地減輕它們。

然而，EFT 不能總是從系統(tǒng)中完全刪除；在某些情況下，我們只能考慮和減少它們，以免它們對性能的影響不會超出應(yīng)用程序允許的范圍。

正如我在上一篇文章中所述，EFT 是連接感性負(fù)載（通常通過開關(guān)或繼電器）的系統(tǒng)所固有的。當(dāng)開關(guān)/繼電器被切換，或者感性負(fù)載的電源被中斷時，由于電流的瞬時變化會出現(xiàn)快速的瞬態(tài)電壓尖峰。一旦產(chǎn)生，這些電壓尖峰就會通過系統(tǒng)電源線和地傳播。如果它們非?？拷鼣?shù)據(jù)線和電源線，它們也可能通過電磁輻射或互電容/電感耦合到數(shù)據(jù)線中。圖 1 顯示了一個簡化示例，說明在具有感性負(fù)載的電路中發(fā)生這種情況的方式和原因。

圖 1：會導(dǎo)致 EFT 的簡化電路

讓我們重新審視我上一篇文章中的電機控制應(yīng)用程序，以了解 EFT 問題如何在實際應(yīng)用程序中表現(xiàn)出來。在電機控制應(yīng)用中，通信線路攜帶用于精確轉(zhuǎn)子位置或角度的編碼器數(shù)據(jù)，以及來自電機的反饋信息，用于附加安全功能和預(yù)測性維護(hù)。這種維護(hù)和安全功能技術(shù)的趨勢只會變得更加精確和穩(wěn)健，因此這種通信對于優(yōu)化系統(tǒng)性能至關(guān)重要。當(dāng) EFT 發(fā)生并破壞數(shù)據(jù)包時，轉(zhuǎn)子的已知位置就會丟失。凈效應(yīng)是電機的功率效率損失；更極端的情況會導(dǎo)致電機完全停止運行，迫使全功率復(fù)位。

為了避免這些影響，我們可以在印刷電路板 (PCB) 上實現(xiàn)用于過濾和保護(hù)的外部組件，并將數(shù)據(jù)冗余或錯誤檢查作為通信協(xié)議的一部分。選擇設(shè)計用于承受 EFT 的收發(fā)器設(shè)備還將有助于創(chuàng)建穩(wěn)健的數(shù)據(jù)鏈路，從而進(jìn)一步提高整體系統(tǒng)性能。圖 2 顯示了電機控制應(yīng)用的圖表以及 EFT 可能影響數(shù)據(jù)和電源線的位置。

圖 2：絕對編碼器和電機應(yīng)用

對于可能遭受 EFT 的任何系統(tǒng)，TI 的THVD1550  和THVD1450 系列 RS-485 收發(fā)器將補充包括適當(dāng)緩解和處理這些沖擊的設(shè)計。這些收發(fā)器已經(jīng)過測試并證明可以承受 ±4000-V 的 EFT，從而消除了過多的外部保護(hù)元件負(fù)擔(dān)?；仡櫛?1，這意味著使用這些設(shè)備的系統(tǒng)可能達(dá)到性能標(biāo)準(zhǔn) A。

圖 3 和圖 4 顯示了 THVD1550 和競爭設(shè)備在 -4000V EFT 沖擊下的性能。圖像顯示 TI 器件的性能優(yōu)于競爭對手的器件。

圖 3：THVD1550 RS-485 收發(fā)器 -4kV EFT Strike 

圖 4：競爭對手 RS-485 收發(fā)器 -4kV EFT Strike 

如我們所見，競爭設(shè)備在恢復(fù)之前跳過了大約 4 位（不包括初始沖擊時的未命中），而 THVD1550 顯示 EFT 脈沖但會迅速恢復(fù)以繼續(xù)通信。正如我之前所說，在收發(fā)器層面，EFT 罷工不可避免地會出現(xiàn)在通信線路上；重要的是攻擊后物理層的通信速度有多快。在 THVD1550 上，測量顯示 EFT 沖擊覆蓋了一個正到負(fù)的轉(zhuǎn)變；緊接著，發(fā)生從負(fù)到正的轉(zhuǎn)變。盡管 EFT 沖擊后的高位噪聲很大，但它仍然存在，并且在具有冗余檢查和過濾的系統(tǒng)中，與收發(fā)器完全中斷通信相比，處理沖擊產(chǎn)生的噪聲要容易得多，

既然我們知道 EFT 是什么以及它們?yōu)槭裁粗匾?span>我們就可以開始提出正確的問題并為設(shè)計一個將通過 EFT 正確執(zhí)行的系統(tǒng)做好準(zhǔn)備。