【導讀】噴氣客機遭受雷擊是常見(jiàn)現象，大約每1000飛行小時(shí)就會(huì )發(fā)生一次。DO-160G標準《機載設備的環(huán)境條件和試驗程序》是航空電子硬件的環(huán)境測試標準。許多飛機制造商將DO-160G第22節“雷擊感應瞬態(tài)敏感性”指定為關(guān)鍵系統（如導航、雷達、通信、發(fā)動(dòng)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、翼尖、尾翼頂端、發(fā)動(dòng)機艙和起落架是最有可能被雷電擊中的區域。
魯棒的通信端口
現代航空器采用電傳操縱系統進(jìn)行飛行控制。電傳操縱意味著(zhù)飛控計算機輸入或飛行員手動(dòng)輸入以電氣方式傳輸到控制飛控執行器的伺服電機。這些飛控系統的通信接口可以在RS-485物理層上實(shí)現。飛機發(fā)動(dòng)機管理控制的通信接口也可以利用RS-485物理層實(shí)現。飛機發(fā)動(dòng)機上安裝的全權數字式發(fā)動(dòng)機控制 (FADEC) 系統負責監控溫度、壓力、燃油流量及其他參數。
圖1. 商業(yè)飛機上易受雷擊的位置和系統組件之間的通信接口
本應用筆記介紹ADI公司用于軍事及航空航天 (MILA) 電子設備的魯棒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、飛控執行器和發(fā)動(dòng)機控制，在MILA航空電子等惡劣應用環(huán)境中工作時(shí)可減少系統故障。
環(huán)境要求
雷電的間接影響
DO-160G第22節防雷標準模擬了直接雷擊浪涌通過(guò)飛機機身產(chǎn)生的磁場(chǎng)在航空電子設備中引起的瞬態(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節的1級到4級防雷保護。飛機設備劃分為三類(lèi)區域，每類(lèi)區域都有相關(guān)的電磁兼容性 (EMC) 環(huán)境。最?lèi)毫拥腅MC環(huán)境位于A(yíng)類(lèi)和B類(lèi)區域，這是飛機中無(wú)環(huán)境控制的區域。
表1. DO-160G第22節針對商業(yè)飛機的典型防雷要求
飛控電子設備位于A(yíng)類(lèi)和B類(lèi)區域。這些區域的EMC環(huán)境惡劣，要求達到DO-160G第22節防雷級別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、飛控執行器和發(fā)動(dòng)機控制，在MILA航空電子等惡劣應用環(huán)境中工作時(shí)可減少系統故障。ADM2795E-EP具有如下重要特性：
• 支持防務(wù)和航空航天應用（AQEC標準認證）。
• 工作溫度范圍：−55°C至+125°C。
• 引線(xiàn)框：為減輕錫須問(wèn)題，ADM2795E-EP采用鎳/鈀/金 (NiPdAu) 引線(xiàn)框表面處理。
• 生產(chǎn)：通過(guò)單處理流程基線(xiàn)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(xiàn)引腳上集成了經(jīng)過(guò)全面認證的DO-160G EMC保護，可提供第22節所述的防雷保護。ADM2795E-EP還提供第25節所述的±15 kV靜電放電 (ESD)氣隙放電保護。對于第22節的防雷要求，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(shí)可達到4級要求；對GND1的測試，隔離柵上可達到4級要求。
經(jīng)認證的DO-160G EMC保護
表2詳細列出了開(kāi)路電壓 (VOC) 和短路電流 (ISC)，這是DO-160G第22節雷擊感應瞬態(tài)敏感性標準針對引腳注入測試的波形3、波形4/波形1和波形5A的規定。DO-160G 4級測試的峰值電流遠大于標準工業(yè)浪涌IEC 61000-4-5峰值電流。DO-160G標準的波形形狀和上升/下降時(shí)間顯著(zhù)長(cháng)于IEC 61000-4-5標準的相關(guān)規定，如圖2所示。DO-160G第22節防雷標準涉及的能量非常高，所以ADM2795E-EP使用了
外部33 Ω或47 Ω的A引腳和B引腳總線(xiàn)限流電阻來(lái)進(jìn)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，當相對于GND1進(jìn)行測試時(shí)，無(wú)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(xiàn)側 (GND2) 測試，A和B總線(xiàn)引腳上均額外增加一個(gè)33 Ω或47 Ω限流電阻。DO-160G第22節測試一次在一個(gè)引腳上執行；測試不是在共模下進(jìn)行。表3和表4是ADM2795E-EP認證測試結果摘要。
表3. DO-160G第22節引腳注入級別4認證測試結果
表4. DO-160G第22節引腳注入級別3認證測試結果
推薦閱讀：
