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Engineer It 系列:了解模拟I / O模块的瞬态抗扰度

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[音乐播放] 大家好! 我叫 Kevin Duke。 我是德州仪器 (TI) 的 模拟应用工程师。 今天,我将介绍器件损坏和瞬变 抗扰性的基础知识。 这是新的原始的 TI IC。 这是遭受 EOS(即电气过载)后的 IC。 EOS 是指超出指定器件的 绝对最大规格的任何电压 或电流。 通常,EOS 损坏的根本原因 是由器件的 ESD 保护单元引发的, 这种保护单元专用于处理低功耗事件。 屏幕上的图形展示了具有 ESD 保护功能的 通用 I/O 板。 钳位 2 和 3 将保护输入级 并可视为二极管。 如果发生伴随足够的电压和电流的瞬变, 那么这些钳位将转移电导。 当这些钳位导电时,器件 可能遭到损坏,表现出参数退化 或完全丧失功能。 在工业应用中,需要 保护器件免受这些瞬变的影响, 从而增强可靠性。 名为 IEC61000-4 的试验标准会对这些 EOS 事件进行仿真, 为那些证实能够抵抗 瞬变 EOS 干扰的产品颁发认证。 此标准先进行叫作 IEC61000-4-2 的 静电放电 (ESD)抗扰性试验。 这项试验对操作员直接在电子 组件上进行静电放电进行仿真。 为了对该事件进行模拟,ESD 发生器 将 ESD 脉冲施加到受试设备 (EUT), 可采用此照片中所示的空气放电方式, 也可采用这两张照片中所示的 垂直或水平间接耦合板。 这项试验的特点是上升时间短、 脉冲持续时间短到低于 100 纳秒、 电压高(高达15 KV)以及电流小。 这项试验需要对每个 正负极进行至少 10 次放电。 许多设备制造商将 ESD 试验 视为所有试验中优先级最低的试验, 因为 ESD 的发生仅限于 I/O 模块的安装和 维护工作中。 在这些活动期间,操作员 应穿戴 ESD防护服, 并应在接触模块之前特意进行 自身放电。 IEC61000-4-4 是一项脉冲群抗扰性 或电快速瞬变试验。 许多制造商认为这项试验 最重要,因为该试验对工业应 用领域中的日常开关瞬变进行了仿真。 此试验作用于电源、信号和地线, 或其中一部分,具体取决于哪些适用于 EUT。 在此项试验中,脉冲群发生器产生一系列 持续时间为 15毫秒、脉冲率为 5 kHz 的 瞬时脉冲。 两个瞬时脉冲之间的间隔时间为 300 毫秒。 这些信号通过耦合沟道进入系统, 如此处所示。 此试验脉冲的重要特性在于 其短暂的上升时间、高重复率 和能量。 相对于峰值电压 15kV 的 ESD 脉冲, 虽然 EFT 脉冲的峰值电压 仅为 4kV,但 EFT 脉冲提供的能量超过其两倍以上。 此外,此项试验要求应用六个 持续时间为10 秒的 瞬时脉冲帧,两帧之间有 10 秒的暂停间隔。 整个 EFT脉冲序列 比 ESD 脉冲提供的能量大四个数量级。 虽然从电流和持续时间的角度看, 浪涌抗扰度试 验 IEC61000-4-5 是最严格的瞬变抗扰性试验, 但是其应用通常局限于较长的信号和电源线 (长度大于 30 米)和高电压 系统(输出或输入 大于 60 伏)。 这项试验对由日常雷击 或电力系统切换(包括 负载变化和短路)引起的 开关瞬变进行仿真。 这项试验的一个特点是高电流, 其原因在于发生器输出阻抗较低;另一特点是脉冲持续时间长, 比 ESD 和脉冲群试验的时间长约 1,000 倍, 这意味着很高的能量脉冲。 这项试验需要 5 个正浪涌脉冲和 5 个 负浪涌脉冲,两个相继脉冲之间的时间间隔 为 1 分钟或更短。 这张照片显示了浪涌抗扰度试验的设置。 使用大隔离器来保护辅助设备 (如万用表和电源), 防止其在试验期间损坏。 只要系统在接受这些试验 之后不会遭到永久损坏, 便表示其通过了试验。 通过试验的 单元将获得 不同类别的结果。 A 类系统即使在承受瞬变信号的 过程中也能够在指定的误差范围内正常工作。 B 类系统在承受瞬变的过程中会表现出 性能下降,但能自动恢复。 最后,C 类系统在遭遇瞬变事件后 需要进行外部交互才能恢复。 总之,了解和利用 所有 IEC 瞬变信号的四个基本属性 有助于为系统提供可靠的抗扰性。 它们是可能重复出现并可能 产生强电流的高电压信号和高频率信号。 有关详细信息,请访问以下 URL。
课程介绍 共计12课时,1小时49分25秒

Engineer It 系列

电源 LDO 噪声 抑制比 PSRR

这是一个电源知识系列。 帮助您更好地理解 LDO,帮助您设计更好的 ADC供电,测量LDO噪声和电源抑制比,使用均流LDO来提供5A或更高电流,测量热敏电阻等 我们将 讨论如何 测量 LDO 噪声 和电源抑制比, 或者说 PSRR。

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