噴氣客機遭受雷擊是常見現(xiàn)象，大約每 1000 飛行小時就會發(fā)生一次。DO-160G 標(biāo)準(zhǔn)《機載設(shè)備的環(huán)境條件和試驗程序》是航空電子硬件的環(huán)境測試標(biāo)準(zhǔn)。許多飛機制造商將 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)動機控制、熱和空氣控制等）的要求。飛機機身、機翼和機尾飛行控制系統(tǒng)、翼尖、尾翼頂端、發(fā)動機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)進行飛行控制。電傳操縱意味著飛控計算機輸入或飛行員手動輸入以電氣方式傳輸?shù)娇刂骑w控執(zhí)行器的伺服電機。這些飛控系統(tǒng)的通信接口可以在 RS-485 物理層上實現(xiàn)。飛機發(fā)動機管理控制的通信接口也可以利用 RS-485 物理層實現(xiàn)。飛機發(fā)動機上安裝的全權(quán)數(shù)字式發(fā)動機控制 （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)。

圖 1. 商業(yè)飛機上易受雷擊的位置和系統(tǒng)組件之間的通信接口

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，具有增強的魯棒性，適用于傳感器、飛控執(zhí)行器和發(fā)動機控制，在 MILA 航空電子等惡劣應(yīng)用環(huán)境中工作時可減少系統(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飛機機身產(chǎn)生的磁場在航空電子設(shè)備中引起的瞬態(tài)電壓和電流。

表 1 顯示對于波形 3 和波形 4/ 波形 1，商業(yè)飛機通常需要 DO-160G 第 22 節(jié)的 1 級到 4 級防雷保護。飛機設(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，這是飛機中無環(huán)境控制的區(qū)域。

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

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)防雷級別 3 或級別 4。

MILA 環(huán)境的可靠性

ADI 公司提供豐富的增強產(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，具有增強的魯棒性，適用于傳感器、飛控執(zhí)行器和發(fā)動機控制，在 MILA 航空電子等惡劣應(yīng)用環(huán)境中工作時可減少系統(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°C 至+125°C。

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

? 生產(chǎn)：通過單處理流程基線制造的增強產(chǎn)品。

具有增強 DO-160G EMC 魯棒性的 RS-485

ADM2795E-EP 在 RS-485 總線引腳上集成了經(jīng)過全面認(rèn)證的 DO-160G EMC 保護，可提供第 22 節(jié)所述的防雷保護。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。對于第 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 GND2 的測試，使用 33 Ω或 47 Ω限流電阻時可達(dá)到 4 級要求；對 GND1 的測試，隔離柵上可達(dá)到 4 級要求。

經(jīng)認(rèn)證的 DO-160G EMC 保護

表 2 詳細(xì)列出了開路電壓 （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)針對引腳注入測試的波形 3、波形 4/ 波形 1 和波形 5A 的規(guī)定。DO-160G 4 級測試的峰值電流遠(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 / 下降時間顯著長于 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進行相對于 GND2 的測試。除了 ADM2795E-EP 集成 EMC 保護電路以外，還需要這些電阻。但是，當(dāng)相對于 GND1 進行測試時，無需限流電阻。ADM2795E-EP iCoupler 隔離技術(shù)保護器件免受這些極端瞬變影響。

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

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 測試詳情

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

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

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