一, Industrielle EMC-teststandarder og kernekrav
EMC-test af industrielt udstyr skal overholde tre-niveausystemet fra Den Internationale Elektrotekniske Kommission (IEC), europæiske standarder (EN) og kinesiske nationale standarder (GB). De centrale testelementer inkluderer:
Udstrålet emission (RE): Testfrekvensen dækker 30MHz til 1GHz, og udstyret skal modtage en elektromagnetisk feltintensitet på mindre end eller lig med 40dB μV/m (10m afstand) gennem en antenne i et ekkofrit kammer. Ursignalet og dets harmoniske af den ødelagte kode LCD er de vigtigste strålingskilder, og hvis de ikke er optimeret i design, er de tilbøjelige til at overskride standarden.
Ledet interferens (CE): Testfrekvensen er mellem 150kHz og 30MHz, og interferensspændingen på strømledningen måles gennem et linjeimpedansstabiliseringsnetværk (LISN). Hvis strømmodulet på den afbrudte LCD ikke anvender filtreringsdesign, kan højfrekvent støj overføres til strømnettet gennem strømledningen, hvilket påvirker andre enheder.
Elektrostatisk afladning (ESD): I overensstemmelse med IEC 61000-4-2-standarden skal du anvende ± 8 kV kontaktafladning og ± 15 kV luftafladning på udstyrets kabinet og interface. Hvis berøringspanelet eller interfacet på den afbrudte LCD mangler beskyttelse, kan ESD forårsage displayabnormiteter eller kredsløbsskade.
Overspændingsimmunitet (SURGE): Simuler lynnedslag eller høje strømskiftepåvirkninger for at teste udstyrets evne til at modstå overspændingsspændinger. I industrielle miljøer skal en ødelagt kode-LCD modstå en overspænding på mindst ± 2kV.
2, Analyse af EMC-interferenskilder i LCD med ødelagt kode
EMC-problemet med ødelagt kode LCD stammer hovedsageligt fra følgende aspekter:
Ursignalovertoner: Drivkredsløbet for en ødelagt kode-LCD bruger normalt et højfrekvent ur (såsom 15MHz), som genererer flere harmoniske (såsom 150MHz og 300MHz) efter Fourier-seriens ekspansion. Hvis ursignalet ikke er filtreret eller afskærmet, kan harmoniske stråle ud i rummet gennem PCB-ledninger eller stik, hvilket får RE til at overskride standarden.
Strømforsyningsstøj: Hvis strømmodulet på den afbrudte LCD ikke bruger et filter af typen π - eller common mode-induktor, kan den højfrekvente støj fra skiftende strømforsyning (såsom 100kHz til 1MHz) føres til strømnettet gennem strømledningen, hvilket forårsager CE-problemer.
Interfacekobling: Hvis signalgrænsefladen på den afbrudte LCD (såsom SPI, I2C) ikke bruger optoelektronisk eller magnetisk isolering, kan ekstern interferens kobles til driverkredsløbet gennem signallinjen, hvilket resulterer i unormal visning.
PCB-layoutdefekter: Hvis højhastighedssignallinjer (såsom clock-linjer) ikke dirigeres differentielt, eller digital jord og analog jord ikke er isoleret af magnetiske perler, kan det danne jordsløjfeinterferens og reducere ESD-immunitet.
3, EMC-beskyttelsesteknologisystem til LCD med brudt kode
Som svar på de førnævnte interferenskilder skal et beskyttelsessystem til LCD'et med ødelagte koder konstrueres ud fra tre aspekter: materialevalg, strukturelt design og kredsløbsoptimering
1. Materiale- og strukturoptimering
Ledende belægning: Spray ITO ledende lag på overfladen af skærmen for at kontrollere overflademodstanden inden for området 10 ⁶ -10 ⁹ Ω/sq, hvilket hurtigt kan aflade statisk elektricitet og forbedre ESD-immunitet til ± 8kV.
Afskærmningsdækseldesign: Tilføj kobberfolieafskærmningsdæksler i nøgleområder på printkortet, såsom driver-IC'er og urkredsløb, og tilslut dem til jorden gennem vias for at reducere nær-feltkobling. En vis industriel tryktransmitter reducerer strålingsintensiteten ved 300MHz-frekvenspunktet med 15dB gennem dette design.
Kabelafskærmning: Signal- og strømledningerne bruger parsnoede skærmede ledninger, hvor afskærmningslaget afsluttes 360 grader til konnektorhuset for at reducere common mode-stråling. Et bestemt industrielt servodrev har reduceret ledningsinterferens med 10dB gennem denne forbedring.
2. Kredsløbsoptimeringsdesign
Strømfiltrering: Tilføj et filter af typen π - til strømindgangsterminalen med induktansværdier fra 100 μ H til 1 mH og kapacitansværdier fra 0,1 μ F til 10 μ F for at undertrykke differential- og common mode-støj. En bestemt industriel sensor reducerer forstyrrelsesspændingen ved strømforsyningsenden til under grænseværdien gennem dette design.
Signalfiltrering: Tilføj et RC lav-pasfilter til den analoge signalindgang med en afskæringsfrekvens indstillet til 1,5 gange signalbåndbredden for at reducere høj-støj. En bestemt medicinsk enhed bruger denne teknologi til at reducere signallinjestråling med 8dB.
Ursignalbehandling: Forlæng den stigende flanketid for ursignalet og reducer dets højfrekvente harmoniske amplitude; Eller reducer clock-frekvensen (såsom fra 15MHz til 8MHz) og flyt de harmoniske frekvenspunkter uden for testfrekvensbåndet. Et bestemt enkelt panel reducerer 150MHz-strålingsværdien til 1/20 gennem frekvensreduktionsdesign.
3. Jording og layoutoptimering
Enkeltpunktsjording: I lavfrekvente-kredsløb (<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.
Flerlags PCB-design: I et firelags PCB opsættes uafhængige lag og effektlag, og mellemlagsforbindelser opnås gennem vias for at reducere elektromagnetisk kobling. Et bestemt jernbanetransitudstyr reducerer strålingsemissionen med 12dB gennem dette layout.
Følsom modulisolation: Opdel layoutet af analoge kredsløb, digitale kredsløb og strømkredsløb i zoner, og sæt isolationsstrimler mellem zonerne for at reducere signalkrydsinterferens. En bestemt smart måler har reduceret ESD-fejlraten med 90 % gennem dette design.
4, Branchepraksis og sagsanalyse
Case 1: Udbedring af for høj strålingsemission fra industrielle tryktransmittere
En vis industriel tryktransmitter overskred standarden med 10dB ved 300MHz-frekvenspunktet og blev udbedret gennem følgende foranstaltninger:
Tilføj et afskærmningsdæksel på printkortet for at dække ADC- og MCU-modulerne, hvilket øger afskærmningseffektiviteten med 15dB;
Skift strøm- og signalledningerne til parsnoede skærmede ledninger. Efter jording af afskærmningslaget falder strålingsintensiteten med 8dB;
Optimer PCB-ledninger, forkort- højfrekvente signallinjelængde og reducer stråling fra differentialtilstand med 5dB.
Endelig bestod enheden IEC 61000-4-3 strålingsemissionstesten.
Case 2: Udbedring af utilstrækkelig ESD-immunitet for industrielle sensorer
En vis industriel sensor oplevede funktionelle abnormiteter under ± 8kV kontaktudladningstest. De korrigerende foranstaltninger omfatter:
Tilføj ledende gummipuder ved sømmene på skallen for at øge afskærmningseffektiviteten til 50dB;
Tilføj et TVS-diodearray ved signalindgangsterminalen med en klemspænding på mindre end eller lig med 6V for effektivt at beskytte nedstrømskredsløbet;
Optimer PCB-ledninger, øg kobberfoliedækning på jordniveau og reducer ESD-energikobling.
Endelig bestod enheden IEC 61000-4-2 ESD-testen.
