飛控電子設備與雷電的間接影響

噴氣客機遭受雷擊是常見現象，大約每 1000 飛行小時就會發生一次。DO-160G 標準《機載設備的環境條件和試驗程序》是航空電子硬件的環境測試標準。許多飛機制造商將 DO-160G 第 22 節“雷擊感應瞬態敏感性”指定為關鍵系統（如導航、雷達、通信、發動機控制、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、翼尖、尾翼頂端、發動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 物理層上實現。飛機發動機管理控制的通信接口也可以利用 RS-485 物理層實現。飛機發動機上安裝的全權數字式發動機控制（FADEC）系統負責監控溫度、壓力、燃油流量及其他參數。

飛控電子設備與雷電的間接影響

圖 1. 商業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 收發器。ADM2795E-EP 是一款 3 V 到 5.5 V RS-485 收發器，具有增強的魯棒性，適用于傳感器、飛控執行器和發動機控制，在 MILA 航空電子等惡劣應用環境中工作時可減少系統故障。

環境要求

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飛機機身產生的磁場在航空電子設備中引起的瞬態電壓和電流。

表 1 顯示對于波形 3 和波形 4/ 波形 1，商業飛機通常需要 DO-160G 第 22 節的 1 級到 4 級防雷保護。飛機設備劃分為三類區域，每類區域都有相關的電磁兼容性（EMC）環境。最惡劣的 EMC 環境位于 A 類和 B 類區域，這是飛機中無環境控制的區域。

表 1. DO-160G 第 22 節針對商業飛機的典型防雷要求

飛控電子設備與雷電的間接影響

飛控電子設備位于 A 類和 B 類區域。這些區域的 EMC 環境惡劣，要求達到 DO-160G 第 22 節防雷級別 3 或級別 4。

MILA 環境的可靠性

ADI 公司提供豐富的增強產品（EP）系列以支持軍事、航空航天和防務應用。ADM2795E-EP 是一款 3 V 到 5.5 V RS-485 收發器，具有增強的魯棒性，適用于傳感器、飛控執行器和發動機控制，在 MILA 航空電子等惡劣應用環境中工作時可減少系統故障。ADM2795E-EP 具有如下重要特性：

? 支持防務和航空航天應用（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：通過單處理流程基線制造的增強產品。

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過全面認證的 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限流電阻時可達到 4 級要求；對 GND1 的測試，隔離柵上可達到 4 級要求。

經認證的 DO-160G EMC 保護

表 2 詳細列出了開路電壓（VOC）和短路電流（ISC），這是 DO-160G 第 22 節雷擊感應瞬態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 / 下降時間顯著長于 IEC 61000-4-5 標準的相關規定，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，當相對于 GND1 進行測試時，無需限流電阻。ADM2795E-EP iCoupler 隔離技術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

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