簡(jiǎn)介

噴氣客機(jī)遭受雷擊是常見(jiàn)現(xiàn)象，大約每 1000 飛行小時(shí)就會(huì)發(fā)生一次。DO-160G 標(biāo)準(zhǔn)《機(jī)載設(shè)備的環(huán)境條件和試驗(yàn)程序》是航空電子硬件的環(huán)境測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。許多飛機(jī)制造商將 DO-160G 第 22 節(jié)“雷擊感應(yīng)瞬態(tài)敏感性”指定為關(guān)鍵系統(tǒng)(如導(dǎo)航、雷達(dá)、通信、發(fā)動(dòng)機(jī)控制、熱和空氣控制等)的要求。飛機(jī)機(jī)身、機(jī)翼和機(jī)尾飛行控制系統(tǒng)、翼尖、尾翼頂端、發(fā)動(dòng)機(jī)艙和起落架是最有可能被雷電擊中的區(qū)域。

魯棒的通信端口

現(xiàn)代航空器采用電傳操縱系統(tǒng)進(jìn)行飛行控制。電傳操縱意味著飛控計(jì)算機(jī)輸入或飛行員手動(dòng)輸入以電氣方式傳輸?shù)娇刂骑w控執(zhí)行器的伺服電機(jī)。這些飛控系統(tǒng)的通信接口可以在 RS-485 物理層上實(shí)現(xiàn)。飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)管理控制的通信接口也可以利用 RS-485 物理層實(shí)現(xiàn)。飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)上安裝的全權(quán)數(shù)字式發(fā)動(dòng)機(jī)控制 (FADEC) 系統(tǒng)負(fù)責(zé)監(jiān)控溫度、壓力、燃油流量及其他參數(shù)。

本應(yīng)用筆記介紹 ADI 公司用于軍事及航空航天 (MILA) 電子設(shè)備的魯棒 RS-485 收發(fā)器。ADM2795E-EP 是一款 3 V 到 5.5 V RS-485 收發(fā)器，具有增強(qiáng)的魯棒性，適用于傳感器、飛控執(zhí)行器和發(fā)動(dòng)機(jī)控制，在 MILA 航空電子等惡劣應(yīng)用環(huán)境中工作時(shí)可減少系統(tǒng)故障。

環(huán)境要求

雷電的間接影響

DO-160G 第 22 節(jié)防雷標(biāo)準(zhǔn)模擬了直接雷擊浪涌通過(guò)飛機(jī)機(jī)身產(chǎn)生的磁場(chǎng)在航空電子設(shè)備中引起的瞬態(tài)電壓和電流。

表 1 顯示對(duì)于波形 3 和波形 4/ 波形 1，商業(yè)飛機(jī)通常需要 DO-160G 第 22 節(jié)的 1 級(jí)到 4 級(jí)防雷保護(hù)。飛機(jī)設(shè)備劃分為三類區(qū)域，每類區(qū)域都有相關(guān)的電磁兼容性 (EMC) 環(huán)境。最惡劣的 EMC 環(huán)境位于 A 類和 B 類區(qū)域，這是飛機(jī)中無(wú)環(huán)境控制的區(qū)域。

飛控電子設(shè)備位于 A 類和B類區(qū)域。這些區(qū)域的 EMC 環(huán)境惡劣，要求達(dá)到 DO-160G 第 22 節(jié)防雷級(jí)別 3 或級(jí)別 4。

MILA 環(huán)境的可靠性

ADI 公司提供豐富的增強(qiáng)產(chǎn)品 (EP) 系列以支持軍事、航空航天和防務(wù)應(yīng)用。ADM2795E-EP 是一款 3 V 到 5.5 V RS-485 收發(fā)器，具有增強(qiáng)的魯棒性，適用于傳感器、飛控執(zhí)行器和發(fā)動(dòng)機(jī)控制，在 MILA 航空電子等惡劣應(yīng)用環(huán)境中工作時(shí)可減少系統(tǒng)故障。ADM2795E-EP 具有如下重要特性：

•支持防務(wù)和航空航天應(yīng)用 (AQEC 標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證)。

•工作溫度范圍：-55℃ 至 +125℃。

•引線框：為減輕錫須問(wèn)題，ADM2795E-EP 采用鎳/鈀/金 (NiPdAu) 引線框表面處理。

•生產(chǎn)：通過(guò)單處理流程基線制造的增強(qiáng)產(chǎn)品。

表 1.DO-160G 第 22 節(jié)針對(duì)商業(yè)飛機(jī)的典型防雷要求

具有增強(qiáng) DO-160G EMC 魯棒性的 RS-485

ADM2795E-EP在RS-485 總線引腳上集成了經(jīng)過(guò)全面認(rèn)證的 DO-160G EMC 保護(hù)，可提供第 22 節(jié)所述的防雷保護(hù)。ADM2795E-EP 還提供第 25 節(jié)所述的 ±15 kV 靜電放電 (ESD) 氣隙放電保護(hù)。對(duì)于第 22 節(jié)的防雷要求，ADM2795E-EP 可防范波形 3、波形 4/ 波形 1 和波形 5A：對(duì) GND2 的測(cè)試，使用 33 Ω 或 47 Ω 限流電阻時(shí)可達(dá)到 4 級(jí)要求;對(duì) GND1 的測(cè)試，隔離柵上可達(dá)到 4 級(jí)要求。

經(jīng)認(rèn)證的 DO-160G EMC 保護(hù)

表 2 詳細(xì)列出了開(kāi)路電壓 (VOC) 和短路電流 (ISC)，這是 DO-160G 第 22 節(jié)雷擊感應(yīng)瞬態(tài)敏感性標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)引腳注入測(cè)試的波形 3、波形 4/ 波形 1 和波形 5A 的規(guī)定。DO-160G 4 級(jí)測(cè)試的峰值電流遠(yuǎn)大于標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)浪涌 IEC 61000-4-5 峰值電流。DO-160G 標(biāo)準(zhǔn)的波形形狀和上升/下降時(shí)間顯著長(zhǎng)于 IEC 61000-4-5標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定，如圖 2 所示。DO-160G 第 22 節(jié)防雷標(biāo)準(zhǔn)涉及的能量非常高，所以 ADM2795E-EP 使用了外部 33 Ω 或 47 Ω 的 A 引腳和 B 引腳總線限流電阻來(lái)進(jìn)行相對(duì)于 GND2 的測(cè)試。除了 ADM2795E-EP 集成 EMC 保護(hù)電路以外，還需要這些電阻。但是，當(dāng)相對(duì)于 GND1 進(jìn)行測(cè)試時(shí)，無(wú)需限流電阻。ADM2795E-EP iCoupler 隔離技術(shù)保護(hù)器件免受這些極端瞬變影響。

圖 2.DO-160G 第 22 節(jié)波形 1 和波形 5A 及 IEC61000-4-5 浪涌波形

DO-160G ADM2795E-EP 測(cè)試詳情

對(duì)于 RS-485 總線側(cè) (GND2) 測(cè)試，A 和 B 總線引腳上均額外增加一個(gè) 33 Ω 或 47 Ω 限流電阻。DO-160G 第 22 節(jié)測(cè)試一次在一個(gè)引腳上執(zhí)行;測(cè)試不是在共模下進(jìn)行。表 3 和表 4 是 ADM2795E-EP 認(rèn)證測(cè)試結(jié)果摘要。

表 2.DO-160G 第 22 節(jié)引腳注入級(jí)別 4 和級(jí)別 3 與 IEC 61000-4-5 雷擊級(jí)別 4 和級(jí)別 3 的比較

表 3.DO-160G 第 22 節(jié)引腳注入級(jí)別 4 認(rèn)證測(cè)試結(jié)果

表 4.DO-160G 第 22 節(jié)引腳注入級(jí)別 3 認(rèn)證測(cè)試結(jié)果