一, Trys elementai ir elektromagnetinių trukdžių plitimo kelias
Elektromagnetinių trukdžių (EMI) susidarymui vienu metu reikia trijų elementų: trukdžių šaltinio, sujungimo kelio ir jautrios įrangos. Pramoninėje aplinkoje tipiški trukdžių šaltiniai yra šie:
Inverteris: harmoninė srovė (2-50 kHz), kurią sukuria PWM moduliacija, yra vedama per maitinimo liniją, o išvesties kabelis sudaro anteną, skleidžiančią aukšto dažnio elektromagnetines bangas (100 kHz–30 MHz).
Variklio sistema: Elektros kibirkšties spinduliuotė, kurią sukuria šepečio komutacija (1-100MHz), taip pat magnetinio lauko svyravimai, kuriuos sukelia apvijos srovės pokyčiai (50Hz ir jos harmonikos).
Suvirinimo aparatas: didelio -intensyvumo elektromagnetinis impulsas (0,1–10 MHz), sukuriamas lankinio suvirinimo proceso metu, gali spinduliuoti iki dešimčių metrų.
Belaidžio ryšio įrenginiai: Wi-Fi/Bluetooth dažnių juostos (2,4GHz/5GHz) sutampa su jautriomis LCD valdymo grandinių dažnių juostomis.
Trikdžiai patenka į LCD sistemą šiais keliais:
Laidus sujungimas: naudojant maitinimo ir signalo linijas kaip nešiklius, trukdžiai tiesiogiai įpurškiami į grandinę.
Spinduliuotės sujungimas: Erdvės elektromagnetinės bangos sukelia trikdžių įtampą PCB laiduose arba jungtyse per antenos efektus.
Bendra impedanso jungtis: įžeminimo grandinėje yra bendra varža, dėl kurios trukdžių srovė teka tarp įrenginių.
2, Apsaugos technologijų sistemos statyba
1. Ekranavimo konstrukcija: blokuoti elektromagnetinių bangų sklidimą
Metalo korpuso ekranavimas: naudojant aliuminio lydinį arba cinkuoto plieno lakštinį apvalkalą, kurio storis didesnis nei 1,5 mm arba lygus, kad būtų pasiektas efektyvus slopinimas. Pavyzdžiui, cheminių prietaisų gamintojas, optimizuodamas apvalkalo struktūrą, pasiekė daugiau nei 40 dB ekranavimo efektyvumą 30 MHz–1 GHz dažnių juostoje. Pagrindiniai dizaino taškai yra šie:
Ekranavimo korpuso tęstinumas: Korpuso tarpo plotis turi būti kontroliuojamas ne didesniu kaip 0,1 mm, o elektros prijungimui turi būti naudojamos laidžios trinkelės arba spyruoklinės plokštės.
Diafragmos valdymas: šilumos išsklaidymo angos yra korio formos, o diafragma yra mažesnė arba lygi λ/20 (kur λ yra didžiausias trukdžių dažnio bangos ilgis).
Ekrano langų apdorojimas: naudokite ITO laidų stiklą (paviršiaus varža 10 Ω/□ arba mažesnė) arba metalinį tinklelį, kurio šviesos pralaidumas yra didesnis arba lygus 85%.
Vidinė ekranavimo izoliacija: Įdiekite jautrių grandinės modulių vietinį ekranavimą:
Pagrindinis valdymo lustas: naudojant vario folijos ekranavimo dangtelį, įžeminimo varža Mažesnė arba lygi 10 m Ω.
Maitinimo modulis: aplink nuolatinės srovės -DC keitiklį sumontuokite magnetinius žiedus, kad slopintumėte jungiklio triukšmą.
Signalo sąsaja: naudokite ekranuotas jungtis (pvz., D{0}}po tipo) ir prilituokite ekranavimo sluoksnį 360 laipsnių kampu prie PCB įžeminimo plokštumos.
2. Filtravimo technologija: laidų trukdžių slopinimas
Maitinimo galo filtravimas: LCD maitinimo įvesties gale įdiekite EMI filtrą su tipiniais parametrų reikalavimais:
Įterpimo praradimas: didesnis arba lygus 40 dB 150 kHz–30 MHz dažnių juostoje
Nominali srovė: pasirinkite pagal apkrovos reikalavimus, palikdami 20 % ribą
Nuotėkio srovė: mažesnė arba lygi 1 mA (pagal IEC 60950 saugos standartą)
Automobilio prietaiso atvejo analizė rodo, kad panaudojus dviejų{0}}pakopų LC filtrą laidieji trukdžiai elektros linijoje sumažėjo nuo 45 dB μ V iki 20 dB μ V.
Signalo linijų filtravimas: vaizdo signalo linijoms, tokioms kaip RGB/LVDS, filtruoti naudojamas bendrojo režimo droselio ritės (CMCC) ir diferencinio režimo kondensatoriaus derinys:
CMCC induktyvumas: 100-1000 μH (parenkamas pagal signalo dažnį)
Diferencinė talpa: 0,1-1 μF (X2 tipo saugos kondensatorius)
3. Įžeminimo sistemos optimizavimas
Vieno taško įžeminimo strategija: žemo{0}}dažnio grandinėse (f<1MHz), all grounding wires are converged to a common grounding point to avoid the formation of a ground loop. A certain power monitoring instrument reduced the common mode interference voltage from 5V to 0.5V by reconstructing the grounding system.
Multi point grounding strategy: In high-frequency circuits (f>10MHz), PCB kelių sluoksnių plokštės dizainas pritaikytas norint sukurti visą įžeminimo plokštę:
Įžeminimo plokštumos segmentavimas: skaitmeninis įžeminimas ir analoginis įžeminimas yra sujungti viename taške per 0 Ω rezistorių arba magnetines granules.
Įžeminimas: Kiekviename PCB kvadratiniame colyje turi būti bent vienas įžeminimo anga, kurios skersmuo didesnis nei 0,5 mm.
Įžeminimo varžos valdymas: užtikrinkite, kad įžeminimo varža būtų mažesnė arba lygi 4 Ω, taikydami šias priemones:
Padidinkite įžeminimo elektrodų skaičių (mažiausiai 3)
Naudokite varžos reduktorių (varža mažesnė arba lygi 5 Ω· m)
Reguliariai tikrinkite įžeminimo varžą (rekomenduojama kartą per ketvirtį)
4. PCB anti-trukdžių konstrukcija
Išdėstymo optimizavimas:
Pagrindinis signalo nukreipimas: Laikrodžio ir vaizdo signalo linijų ilgis turi būti valdomas λ/20 (kur λ yra signalo bangos ilgis).
Maitinimo / įžeminimo plokštuma: naudojant 4 sluoksnių plokštės struktūrą (įžeminimo signalo signalą), maitinimo plokštuma yra glaudžiai sujungta su įžeminimo plokštuma.
Įrenginio išdėstymas: Analoginės ir skaitmeninės grandinės yra išdėstytos atskirose zonose, kurių atstumas yra didesnis nei 5 mm.
Laidų specifikacijos:
Diferencinis maršruto parinkimas: išlaikykite vienodą ilgį (klaida Mažiau nei 50 mil arba lygi), o atstumas du kartus didesnis už linijos plotį.
Serpentininis maršrutas: naudojamas laikrodžio signalo delsos suderinimui, kai amplitudė yra didesnė arba lygi 3 kartus už linijos plotį, o atstumas yra didesnis arba lygus 5 kartus už linijos plotį.
Filtro kondensatoriaus išdėstymas: 0,1 μF keraminis kondensatorius yra šalia lusto maitinimo kaiščio (mažesnis arba lygus 3 mm), o 10 μF tantalo kondensatorius yra įrengtas maitinimo įėjimo angoje.
3, tipinio taikymo atvejo analizė
1 atvejis. Naftos chemijos prietaisų antitrukdymas
Tam tikros naftos telkinio stebėjimo sistemos LCD ekrane buvo rodomas nenormalus ekranas atliekant suvirinimo operacijas. Atlikus analizę buvo nustatyta, kad:
Trikdžių šaltinis: 1-10MHz elektromagnetinis impulsas, kurį generuoja suvirinimo aparatas
Skleidimo kelias: Erdvės spinduliuotė, sujungta su LCD vaizdo signalo linija
Sprendimas:
Ant išorinio signalo linijos sluoksnio pridėkite ferito magnetinį žiedą (μ r=1000).
Vaizdo sąsaja perjungta į DVI{0}}D skaitmeninę sąsają (su stipria anti-interferencinio perdavimo galimybe)
Korpuso tarpelyje įklijuokite laidžią kaučiuką (tūrio varža mažesnė arba lygi 0,01 Ω· cm)
Po įdiegimo sistema vis tiek gali stabiliai rodyti suvirinimo operacijas, o klaidų lygis sumažėjo nuo 10⁻³ iki 10⁻⁶.
2 atvejis: jutiklinio ekrano optimizavimas pažangiajai gamybos įrangai
Tam tikros CNC staklės jutiklinis ekranas netyčia palietė variklį, o diagnozės rezultatas yra:
Trikdžių šaltinis: Magnetinio lauko svyravimai, kuriuos sukelia staigūs servo variklio srovės pokyčiai (50 Hz ir jos harmonikos)
Skleidimo kelias: formuokite bendro režimo trukdžius per metalinę spintelės konstrukciją
Sprendimas:
Pridėkite π - tipo filtrą prie jutiklinio lusto maitinimo šaltinio (L=100 μ H, C=0.1 μ F)
Spintelė pagaminta iš ne{0}}magnetinės nerūdijančio plieno medžiagos (μ r ≈ 1)
Tarp jutiklinio ekrano ir korpuso pridėkite izoliacines trinkeles (gedimo įtampa didesnė nei 10 kV arba lygi)
Po atnaujinimo lietimo jautrumas padidintas tris kartus, o netikrų prisilietimų dažnis sumažintas nuo 15% iki 0,5%.
