一, Pramoniniai EMC bandymų standartai ir pagrindiniai reikalavimai
Pramoninės įrangos EMS bandymai turi atitikti trijų{0} lygių Tarptautinės elektrotechnikos komisijos (IEC), Europos standartų (EN) ir Kinijos nacionalinių standartų (GB) sistemą. Pagrindiniai bandymo elementai apima:
Spinduliuotė (RE): Bandymo dažnis apima nuo 30 MHz iki 1 GHz, o įranga turi priimti elektromagnetinio lauko intensyvumą, mažesnį arba lygų 40 dB μ V/m (10 m atstumu) per anteną, esančią be aido. Sugedusio kodo LCD laikrodžio signalas ir jo harmonikos yra pagrindiniai spinduliuotės šaltiniai, o jei jie nėra optimizuoti, jie gali viršyti standartą.
Laidieji trukdžiai (CE): Bandymo dažnis yra nuo 150 kHz iki 30 MHz, o trikdžių įtampa elektros linijoje matuojama per linijos varžos stabilizavimo tinklą (LISN). Jei atjungto skystųjų kristalų ekrano maitinimo modulis nepriima filtravimo konstrukcijos, aukšto-dažnio triukšmas gali būti perduodamas į elektros tinklą per maitinimo liniją, paveikdamas kitus įrenginius.
Elektrostatinė iškrova (ESD): pagal IEC 61000-4-2 standartą, taikykite ± 8 kV kontaktinį išlydį ir ± 15 kV oro iškrovą ant įrangos korpuso ir sąsajos. Jei jutiklinis skydelis arba atjungto skystųjų kristalų ekrano sąsaja nėra apsaugota, ESD gali sukelti ekrano sutrikimų arba grandinės pažeidimus.
Atsparumas viršįtampiams (SURGE): imituokite žaibo smūgius arba didelės srovės perjungimo smūgius, kad patikrintumėte įrangos gebėjimą atlaikyti viršįtampius. Pramoninėje aplinkoje sugedusio kodo LCD turi atlaikyti mažiausiai ± 2 kV viršįtampio poveikį.
2, EMC trikdžių šaltinių analizė LCD su sugadintu kodu
Sugedusio kodo LCD EMC problema daugiausia kyla dėl šių aspektų:
Laikrodžio signalo harmonikos: sugedusio kodo skystųjų kristalų ekrano valdymo grandinė paprastai naudoja aukšto{0}}dažnio laikrodį (pvz., 15 MHz), kuris po Furjė serijos išplėtimo sukuria kelias harmonikas (pvz., 150 MHz ir 300 MHz). Jei laikrodžio signalas nefiltruojamas arba neekranuotas, harmonikos gali sklisti į erdvę per PCB laidus arba jungtis, todėl RE gali viršyti standartą.
Maitinimo šaltinio triukšmas: jei atjungto skystųjų kristalų ekrano maitinimo modulis nenaudoja π - tipo filtro arba bendrojo režimo induktoriaus, perjungiamojo maitinimo šaltinio aukšto-dažnio triukšmas (pvz., nuo 100 kHz iki 1 MHz) gali būti perduodamas į maitinimo tinklą per maitinimo liniją, todėl gali kilti CE problemų.
Sąsajos sujungimas: jei atjungto skystųjų kristalų ekrano signalo sąsaja (pvz., SPI, I2C) nenaudoja optoelektroninės arba magnetinės izoliacijos, išoriniai trukdžiai gali susieti su tvarkyklės grandine per signalo liniją, todėl ekranas gali būti nenormalus.
PCB išdėstymo defektai: jei didelės spartos signalo linijos (pvz., laikrodžio linijos) nėra nukreiptos skirtingai arba skaitmeninis įžeminimas ir analoginis įžeminimas nėra izoliuoti magnetiniais rutuliais, tai gali sudaryti įžeminimo kilpos trikdžius ir sumažinti ESD atsparumą.
3, EMC apsaugos technologijos sistema LCD su sugadintu kodu
Atsižvelgiant į minėtus trukdžių šaltinius, LCD apsaugos sistemą su sugadintais kodais reikia sukurti iš trijų aspektų: medžiagos parinkimo, konstrukcijos projektavimo ir grandinės optimizavimo.
1. Medžiagų ir konstrukcijų optimizavimas
Laidi danga: užpurkškite ITO laidų sluoksnį ant ekrano paviršiaus, kad kontroliuotumėte paviršiaus varžą 10 ⁶ -10 ⁹ Ω/kv. diapazone, o tai gali greitai iškrauti statinę elektrą ir pagerinti ESD atsparumą iki ± 8 kV.
Ekranavimo dangtelio dizainas: pridėkite vario folijos ekranavimo dangtelius pagrindinėse PCB srityse, pvz., tvarkyklių IC ir laikrodžio grandinėse, ir prijunkite juos prie žemės per angas, kad sumažintumėte artimojo lauko sujungimą. Tam tikras pramoninis slėgio siųstuvas sumažina spinduliavimo intensyvumą 300 MHz dažnio taške 15 dB.
Kabelio ekranavimas: signalo ir maitinimo linijose naudojami vytos poros ekranuoti laidai, o ekranavimo sluoksnis baigiasi 360 laipsnių kampu į jungties korpusą, kad būtų sumažinta bendrojo režimo spinduliuotė. Dėl šio patobulinimo tam tikra pramoninė servo pavara sumažino laidumo trukdžius 10 dB.
2. Grandinės optimizavimo projektavimas
Galios filtravimas: prie maitinimo įvesties gnybto pridėkite π - tipo filtrą, kurio induktyvumo vertės svyruoja nuo 100 μH iki 1mH, o talpos vertės svyruoja nuo 0,1 μF iki 10 μF, kad slopintumėte diferencialinį ir bendrojo režimo triukšmą. Tam tikras pramoninis jutiklis sumažina trikdžių įtampą maitinimo šaltinio gale iki žemiau ribinės vertės.
Signalo filtravimas: prie analoginio signalo įvesties pridėkite RC žemųjų dažnių filtrą, kurio ribinis dažnis yra 1,5 karto didesnis už signalo pralaidumą, kad sumažintumėte aukšto Tam tikrame medicinos prietaise ši technologija naudojama signalo linijos spinduliuotei sumažinti 8 dB.
Laikrodžio signalo apdorojimas: pailginkite laikrodžio signalo kylančio krašto laiką ir sumažinkite jo aukšto{0}}dažnio harmonikų amplitudę; Arba sumažinkite laikrodžio dažnį (pvz., nuo 15MHz iki 8MHz) ir perkelkite harmoninių dažnių taškus už bandymo dažnių juostos. Tam tikras vienas skydelis sumažina 150MHz spinduliuotės vertę iki 1/20, naudodamas dažnio mažinimo konstrukciją.
3. Įžeminimas ir išdėstymo optimizavimas
Vieno taško įžeminimas: žemo{0}}dažnio grandinėse (<1MHz), a star shaped grounding structure is used, where the digital ground and analog ground are connected at a single point through magnetic beads to avoid ground potential differences. A certain industrial controller has reduced ground bounce noise to 2mV through this design.
Kelių sluoksnių PCB dizainas: keturių sluoksnių PCB nustatomi nepriklausomi sluoksniai ir galios sluoksniai, o tarpsluoksnių jungtys pasiekiamos per angas, siekiant sumažinti elektromagnetinį ryšį. Tam tikra geležinkelio tranzito įranga sumažina spinduliuotės emisiją 12 dB tokiu išdėstymu.
Jautrus modulio izoliavimas: padalinkite analoginių grandinių, skaitmeninių grandinių ir maitinimo grandinių išdėstymą į zonas ir tarp zonų nustatykite izoliacines juostas, kad sumažintumėte signalo kryžminius trukdžius. Tam tikras išmanusis skaitiklis sumažino ESD gedimo dažnį 90% dėl šios konstrukcijos.
4, Pramonės praktika ir atvejų analizė
1 atvejis: pramoninių slėgio siųstuvų per didelės spinduliuotės ištaisymas
Tam tikras pramoninis slėgio siųstuvas viršijo standartą 10 dB 300 MHz dažnio taške ir buvo ištaisytas šiomis priemonėmis:
Pridėkite ekranavimo dangtelį ant PCB, kad padengtumėte ADC ir MCU modulius, padidindami ekranavimo efektyvumą 15 dB;
Pakeiskite maitinimo ir signalo linijas į vytos poros ekranuotus laidus. Įžeminus ekranavimo sluoksnį, spinduliavimo intensyvumas sumažėja 8dB;
Optimizuokite PCB laidus, sutrumpinkite aukšto{0}}dažnio signalo linijos ilgį ir 5 dB sumažinkite diferencinio režimo spinduliuotę.
Galiausiai prietaisas išlaikė IEC 61000-4-3 spinduliuotės emisijos testą.
2 atvejis: nepakankamo pramoninių jutiklių atsparumo ESD ištaisymas
Atliekant ± 8kV kontaktinio išlydžio bandymą, tam tikras pramoninis jutiklis patyrė funkcinių sutrikimų. Korekcinės priemonės apima:
Prie korpuso siūlių pridėkite laidžias gumines pagalvėles, kad padidintumėte ekranavimo efektyvumą iki 50 dB;
Prie signalo įvesties gnybto pridėkite TVS diodų matricą, kurios gnybtų įtampa yra mažesnė nei 6 V, kad veiksmingai apsaugotumėte pasroviui skirtą grandinę;
Optimizuokite PCB laidus, padidinkite žemės lygio vario folijos dangą ir sumažinkite ESD energijos jungtį.
Galiausiai įrenginys išlaikė IEC 61000-4-2 ESD testą.
