什么是EFT？第2部分

在我的上一篇文章中，我从高层次讨论了电快速瞬变 (EFT) 是什么。对于第二部分，让我们探讨为什么 EFT 很重要以及为什么在我们的设计过程中应该考虑它们。

归根结底，EFT 之所以重要有两个关键原因：

首先，可接受的干扰量因应用程序而异，最终可能会影响我们的底线。由于测试和稳健的设计技术会增加延迟和成本，因此我们必须在产品开发周期中考虑 EFT。

其次，如果没有适当地防止 EFT，我们的应用程序可能会被损坏。由于一条线路耦合到另一条线路，EFT 可能表现为信号/控制线路、电源线路（交流或直流）或两者上的电压尖峰；如果 EFT 耦合到电路的电源部分，则数据线上也很可能会发生瞬变。这些瞬变的净影响范围从位错误/有效通信的丢失到灾难性的产品和系统损坏。系统在这些罢工期间执行的级别由表 1 中定义的性能标准级别 A、B、C 和 D 描述。

表 1：抗扰度标准的通过/失败标准

这些级别创建了一种描述系统性能的标准方式，而不管最终应用如何。无论瞬态脉冲对设备造成灾难性损坏，还是仅在接收端造成数据损坏，我们都可以并且应该尽可能地减轻它们。

然而，EFT 不能总是从系统中完全删除；在某些情况下，我们只能考虑和减少它们，以免它们对性能的影响不会超出应用程序允许的范围。

正如我在上一篇文章中所述，EFT 是连接感性负载（通常通过开关或继电器）的系统所固有的。当开关/继电器被切换，或者感性负载的电源被中断时，由于电流的瞬时变化会出现快速的瞬态电压尖峰。一旦产生，这些电压尖峰就会通过系统电源线和地传播。如果它们非常靠近数据线和电源线，它们也可能通过电磁辐射或互电容/电感耦合到数据线中。图 1 显示了一个简化示例，说明在具有感性负载的电路中发生这种情况的方式和原因。

图 1：会导致 EFT 的简化电路

让我们重新审视我上一篇文章中的电机控制应用程序，以了解 EFT 问题如何在实际应用程序中表现出来。在电机控制应用中，通信线路携带用于精确转子位置或角度的编码器数据，以及来自电机的反馈信息，用于附加安全功能和预测性维护。这种维护和安全功能技术的趋势只会变得更加精确和稳健，因此这种通信对于优化系统性能至关重要。当 EFT 发生并破坏数据包时，转子的已知位置就会丢失。净效应是电机的功率效率损失；更极端的情况会导致电机完全停止运行，迫使全功率复位。

为了避免这些影响，我们可以在印刷电路板 (PCB) 上实现用于过滤和保护的外部组件，并将数据冗余或错误检查作为通信协议的一部分。选择设计用于承受 EFT 的收发器设备还将有助于创建稳健的数据链路，从而进一步提高整体系统性能。图 2 显示了电机控制应用的图表以及 EFT 可能影响数据和电源线的位置。

图 2：绝对编码器和电机应用

对于可能遭受 EFT 的任何系统，TI 的THVD1550  和THVD1450 系列 RS-485 收发器将补充包括适当缓解和处理这些冲击的设计。这些收发器已经过测试并证明可以承受 ±4000-V 的 EFT，从而消除了过多的外部保护元件负担。回顾表 1，这意味着使用这些设备的系统可能达到性能标准 A。

图 3 和图 4 显示了 THVD1550 和竞争设备在 -4000V EFT 冲击下的性能。图像显示 TI 器件的性能优于竞争对手的器件。

图 3：THVD1550 RS-485 收发器 -4kV EFT Strike 

图 4：竞争对手 RS-485 收发器 -4kV EFT Strike 

如我们所见，竞争设备在恢复之前跳过了大约 4 位（不包括初始冲击时的未命中），而 THVD1550 显示 EFT 脉冲但会迅速恢复以继续通信。正如我之前所说，在收发器层面，EFT 罢工不可避免地会出现在通信线路上；重要的是攻击后物理层的通信速度有多快。在 THVD1550 上，测量显示 EFT 冲击覆盖了一个正到负的转变；紧接着，发生从负到正的转变。尽管 EFT 冲击后的高位噪声很大，但它仍然存在，并且在具有冗余检查和过滤的系统中，与收发器完全中断通信相比，处理冲击产生的噪声要容易得多，

既然我们知道 EFT 是什么以及它们为什么重要，我们就可以开始提出正确的问题并为设计一个将通过 EFT 正确执行的系统做好准备。