一, rūpnieciskie EMC testēšanas standarti un pamatprasības
Rūpniecisko iekārtu EMC testēšanai ir jāatbilst Starptautiskās elektrotehniskās komisijas (IEC) trīs līmeņu sistēmai, Eiropas standartiem (EN) un Ķīnas nacionālajiem standartiem (GB). Galvenie testēšanas vienumi ietver:
Izstarotā emisija (RE): testa frekvence aptver 30 MHz līdz 1 GHz, un iekārtai ir jāsaņem elektromagnētiskā lauka intensitāte, kas ir mazāka par vai vienāda ar 40 dB μV/m (10 m attālumā), izmantojot antenu, kas atrodas bezatskaņas kamerā. Pulksteņa signāls un tā harmonikas bojātā koda LCD ir galvenie starojuma avoti, un, ja tie nav optimizēti pēc konstrukcijas, tie var pārsniegt standartu.
Vadītie traucējumi (CE): testa frekvence ir no 150 kHz līdz 30 MHz, un traucējumu spriegumu elektrolīnijā mēra, izmantojot līnijas pretestības stabilizācijas tīklu (LISN). Ja atvienotā LCD barošanas modulis nepieņem filtrēšanas dizainu, augstas-frekvences troksnis var tikt pārraidīts uz elektrotīklu caur barošanas līniju, ietekmējot citas ierīces.
Elektrostatiskā izlāde (ESD): saskaņā ar IEC 61000-4-2 standartu, pielietojiet ± 8kV kontaktizlādi un ± 15kV gaisa izlādi iekārtas korpusam un saskarnei. Ja atvienotā LCD skārienekrāna panelim vai interfeisam nav aizsardzības, ESD var izraisīt displeja novirzes vai ķēdes bojājumus.
Pārsprieguma noturība (SURGE): simulējiet zibens spērienus vai lielas strāvas pārslēgšanas triecienus, lai pārbaudītu iekārtas spēju izturēt pārsprieguma spriegumus. Rūpnieciskā vidē bojāta koda LCD ir jāiztur vismaz ± 2kV pārsprieguma ietekme.
2, EMC traucējumu avotu analīze LCD ar bojātu kodu
Bojāta koda LCD EMC problēma galvenokārt izriet no šādiem aspektiem:
Pulksteņa signāla harmonikas: bojāta koda LCD vadības ķēdē parasti tiek izmantots augstas -frekvences pulkstenis (piemēram, 15 MHz), kas pēc Furjē sērijas paplašināšanas ģenerē vairākas harmonikas (piemēram, 150 MHz un 300 MHz). Ja pulksteņa signāls nav filtrēts vai ekranēts, harmonikas var izstarot telpā caur PCB vadiem vai savienotājiem, izraisot RE pārsniegšanu par standartu.
Strāvas padeves troksnis: ja atvienotā LCD barošanas modulī netiek izmantots π - tipa filtrs vai kopējā režīma induktors, pārslēgšanas barošanas avota augstas-frekvences troksnis (piemēram, no 100 kHz līdz 1 MHz) var tikt novadīts uz elektrotīklu caur barošanas līniju, radot CE problēmas.
Interfeisa savienojums: ja atvienotā LCD signāla interfeiss (piemēram, SPI, I2C) neizmanto optoelektronisko vai magnētisko izolāciju, ārējie traucējumi var savienoties ar draivera ķēdi caur signāla līniju, izraisot neparastu displeju.
PCB izkārtojuma defekti: ja ātrgaitas signāla līnijas (piemēram, pulksteņa līnijas) nav novirzītas diferencēti vai digitālā zeme un analogā zeme nav izolētas ar magnētiskām lodītēm, tas var radīt zemes cilpas traucējumus un samazināt ESD imunitāti.
3, EMC aizsardzības tehnoloģiju sistēma LCD ar bojātu kodu
Reaģējot uz iepriekš minētajiem traucējumu avotiem, LCD aizsardzības sistēma ar bojātiem kodiem ir jāizveido no trim aspektiem: materiāla izvēle, konstrukcijas konstrukcija un ķēdes optimizācija.
1. Materiālu un konstrukcijas optimizācija
Vadītspējīgs pārklājums: izsmidziniet ITO vadošu slāni uz displeja ekrāna virsmas, lai kontrolētu virsmas pretestību diapazonā no 10 ⁶ -10 ⁹ Ω/kv., kas var ātri izlādēt statisko elektrību un uzlabot ESD imunitāti līdz ± 8kV.
Ekranēšanas vāka dizains: pievienojiet vara folijas ekranēšanas pārsegus galvenajās PCB zonās, piemēram, draiveru IC un pulksteņa ķēdēs, un pievienojiet tos zemei, izmantojot caurumus, lai samazinātu tuva{0}}lauka savienojumu. Ar šo konstrukciju noteikts rūpnieciskā spiediena raidītājs samazina starojuma intensitāti 300 MHz frekvences punktā par 15 dB.
Kabeļa ekranēšana: signāla un elektropārvades līnijās tiek izmantoti vītā pāra ekranēti vadi ar ekranēšanas slāni, kas 360 grādu leņķī ir savienots ar savienotāja korpusu, lai samazinātu kopējā režīma starojumu. Izmantojot šo uzlabojumu, noteikta rūpnieciskā servo piedziņa ir samazinājusi vadītos traucējumus par 10 dB.
2. Ķēdes optimizācijas projektēšana
Jaudas filtrēšana: pievienojiet strāvas ievades spailei π - tipa filtru ar induktivitātes vērtībām no 100 μH līdz 1mH un kapacitātes vērtībām no 0,1 μF līdz 10 μF, lai slāpētu diferenciālo un kopējā režīma troksni. Ar šo konstrukciju noteikts rūpnieciskais sensors samazina traucējumu spriegumu barošanas avota galā līdz robežvērtībai.
Signāla filtrēšana: pievienojiet analogā signāla ieejai RC zemas{0}}frekvences filtru ar nogriešanas frekvenci, kas iestatīta uz 1,5 reizes lielāku par signāla joslas platumu, lai samazinātu augstas{2}frekvences troksni. Noteikta medicīnas ierīce izmanto šo tehnoloģiju, lai samazinātu signāla līnijas starojumu par 8 dB.
Pulksteņa signāla apstrāde: pagariniet pulksteņa signāla pieaugošās malas laiku un samaziniet tā augstās{0}}frekvences harmonikas amplitūdu; Vai arī samaziniet pulksteņa frekvenci (piemēram, no 15MHz līdz 8MHz) un pārvietojiet harmonisko frekvenču punktus ārpus testa frekvenču joslas. Noteikts viens panelis samazina 150MHz starojuma vērtību līdz 1/20, izmantojot frekvences samazināšanas dizainu.
3. Zemējums un izkārtojuma optimizācija
Viena punkta zemējums: zemas{0}}frekvences ķēdēs (<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.
Vairāku slāņu PCB dizains: četrslāņu PCB ir izveidoti neatkarīgi slāņi un jaudas slāņi, un starpslāņu savienojumi tiek nodrošināti caur caurumiem, lai samazinātu elektromagnētisko savienojumu. Izmantojot šo izkārtojumu, noteiktas dzelzceļa tranzīta iekārtas samazina starojuma emisiju par 12 dB.
Sensitīva moduļa izolācija: sadaliet analogo ķēžu, digitālo ķēžu un strāvas ķēžu izkārtojumu zonās un iestatiet starp zonām izolācijas sloksnes, lai samazinātu signāla šķērstraucējumus. Noteikts viedais skaitītājs ir samazinājis ESD atteices līmeni par 90%, izmantojot šo dizainu.
4. Nozares prakse un gadījumu analīze
1. gadījums: rūpniecisko spiediena raidītāju pārmērīgas radiācijas emisijas novēršana
Noteikts rūpnieciskā spiediena raidītājs 300 MHz frekvences punktā pārsniedza standartu par 10 dB un tika novērsts, veicot šādus pasākumus:
Pievienojiet PCB ekranēšanas vāciņu, lai segtu ADC un MCU moduļus, palielinot ekranēšanas efektivitāti par 15 dB;
Mainiet strāvas un signāla līnijas uz vītā pāra ekranētiem vadiem. Pēc ekranēšanas slāņa zemēšanas starojuma intensitāte samazinās par 8dB;
Optimizējiet PCB vadus, saīsiniet augstfrekvences{0}}signāla līnijas garumu un samaziniet diferenciālā režīma starojumu par 5 dB.
Visbeidzot, ierīce izturēja IEC 61000-4-3 starojuma emisijas testu.
2. gadījums: rūpniecisko sensoru nepietiekamas ESD imunitātes novēršana
Noteiktam rūpnieciskajam sensoram ± 8kV kontakta izlādes pārbaudes laikā radās funkcionālas novirzes. Korektīvie pasākumi ietver:
Pievienojiet vadošus gumijas spilventiņus korpusa šuvēm, lai palielinātu ekranēšanas efektivitāti līdz 50 dB;
Pievienojiet TVS diožu bloku pie signāla ievades spailes ar skavas spriegumu, kas ir mazāks vai vienāds ar 6 V, lai efektīvi aizsargātu pakārtoto ķēdi;
Optimizējiet PCB vadu, palieliniet zemes līmeņa vara folijas pārklājumu un samaziniet ESD enerģijas savienojumu.
Visbeidzot, ierīce izturēja IEC 61000-4-2 ESD testu.
