基于TVS管的机载电子设备数据接口雷电防护设计

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1、December2014V01．45No．4(serialNo．158)航空电子技术AVIONICSTECHNOLOGY基于TVS管的机载电子设备数据接口雷电防护设计席利君1，阎乐1，殷晓晨2(1．中航航空电子有限公司，北京100086；2．中国航空无线电电子研究所，上海200241)[摘要]针对机载电子设备数据接口的雷电防护要求，本文介绍了机载电子设备雷电防护器件的选择依据，分析了基于Tvs管的数据接口雷电防护方法和电路拓扑结构，给出了计算公式并指出了TvS管用于数据接口雷电防护设计中需要注意的问题。[关键词]机载电子设

2、备；雷电防护；TVS管[中图分类号]TN911．22[文献标识码】A[DOI编码]10．3969／j．issn．1006．141X．2014．04．03[文章编号]lOO&14IX(2014)04-0010-05LightningProtectionDesignforDataInterfaceTransferSignalofAircraftAvionicsBasedonTVSDevicesXILi-junl，YANLel，YINXiao-chen2(1．AVICAvionicsCorporationLimited，Beij

3、ing100086，China；2．ChinaNationalAeronauticalRadioElectronicsResearchInstitute，Shanghai200241，China)Abstract：Thispaperdiscussedtheselectioncriterionforaircraftavionicstomeettherequirementsoflightningprotectionfordatainterfacetransfersignals(DITS)．Detailsontheapplica

4、tionoftransientvoltagesuppressordevice(TVS)，suchasprotectionmethods，circuittopology，calculationformulae，andthekeypointindesignwerealsoanalyzed．Keywords：aircraftavionics；lightningprotection；transientvoltagesuppressor1概述现代飞机均有雷达、通信、导航、识别、飞控等机载电子设备，这些电子设备的可靠工作、可靠互联是飞

5、机完成飞行任务的重要保障。喷气式飞机经常遭受雷电袭击，平均每1000个飞行时约1次。雷电通常分为直击雷和感应雷。机载电子设备安装在飞机电子设备舱内，一般不会遭受直击雷。感应雷可在机载电子设备的电源线和信号线上感应出电压峰值可达50kV、电流峰值可达20kA的脉冲【1】。感应雷产生的感应脉冲可干扰数据信号的正确传输，甚至影响半导体元器件的性能、寿命或直接烧毁。有资料显示，机载电子设备遭雷击而损坏80％以上是由感应雷引起的【2]，因此雷电防护设计已经成为机载电子设备设计的一个重要组成部分。2机载电子设备雷电防护要求机载电子设备

6、雷电防护的的实验方法参考《GJB2639—1996军用飞机雷电防护》和基于TVS管的机载电子设备数据接口雷电防护设计席利君等2014年12月第45卷第4期(总第158期)《GJB3567-1999军用飞机雷电防护鉴定试验方法》，实验条件参考《I盯C～DO．160E机载设备的环境条件和测试程序》(下文简称RTCA／DO．160E)。RTCA／DO．160E针对感应雷电防护的试验包括损伤容限试验和功能受扰试验两组。损伤容限试验的方法是通过对被测电子设备接插件注入或电缆束感应试验来验证其损伤抗扰度。该试验由3种波形5个等级组成了

7、一个具备15种情况的矩阵表，如表1所示【31。表1RTCA／DO．160E插针损伤试验波形与等级3测试测试脉冲波形波形3波形4波形5A等级Vcr／IscVoc／IscV。c／Isc1100／450／1050／502250／10125／25125／1253600／24300／60300／30041500／60750／150750／75053200／1281600／3201600／1600其中，数据接口最常见的损伤危险包括波形3和波形4，最恶劣的雷击等级常为3级，甚至4级。损伤容限试验采用的测试波形规定如图1至图3所不。峰‘V

8、／i伯50％lf⋯nn，l峰磐25¨矾山LLl山Ⅲ时间璐。测试脉冲频事1删z4-20％图lRTCA／DO-160E电压、电流波形3Vt墙‘值lT1=6．4ms±20％T2=69ms±20％洲{、、可广幅]m旷㈤一图2RTCA／DO．160E电压波形4峰fj／V值f，／~、／j、f／5^TI：40-s±2