一, Industrijski standardi EMC ispitivanja i osnovni zahtjevi
EMC testiranje industrijske opreme mora biti u skladu sa tri-sistemom Međunarodne elektrotehničke komisije (IEC), evropskim standardima (EN) i kineskim nacionalnim standardima (GB). Osnovne stavke testiranja uključuju:
Zračena emisija (RE): Testna frekvencija pokriva 30MHz do 1GHz, a oprema je potrebna da primi intenzitet elektromagnetnog polja manji ili jednak 40dB μV/m (10m udaljenosti) kroz antenu u bezehogenoj komori. Signal takta i njegovi harmonici neispravnog kodnog LCD-a su glavni izvori zračenja, i ako nisu optimizovani u dizajnu, skloni su prekoračenju standarda.
Konduktovane smetnje (CE): Ispitna frekvencija je između 150kHz i 30MHz, a napon smetnji na dalekovodu se mjeri preko mreže za stabilizaciju impedanse linije (LISN). Ako modul napajanja isključenog LCD-a ne usvoji dizajn filtriranja, visokofrekventni šum se može prenijeti u električnu mrežu kroz strujnu liniju, utičući na druge uređaje.
Elektrostatičko pražnjenje (ESD): U skladu sa standardom IEC 61000-4-2, primenite ± 8 kV kontaktno pražnjenje i ± 15 kV vazdušno pražnjenje na kućište opreme i interfejs. Ako dodirnoj ploči ili interfejsu isključenog LCD-a nedostaje zaštita, ESD može uzrokovati abnormalnosti na ekranu ili oštećenje strujnog kola.
Otpornost na prenapone (SURGE): Simulirajte udare groma ili udare prebacivanja velike struje kako biste testirali sposobnost opreme da izdrži udarne napone. U industrijskim okruženjima, LCD sa pokvarenim kodom treba da izdrži udar od najmanje ± 2kV.
2, Analiza izvora EMC smetnji u LCD-u sa slomljenim kodom
EMC problem LCD s pokvarenim kodom uglavnom proizlazi iz sljedećih aspekata:
Harmonici signala takta: Pokretački krug LCD-a s pokvarenim kodom obično koristi takt visoke-frekvencije (kao što je 15MHz), koji generiše više harmonika (kao što su 150MHz i 300MHz) nakon proširenja Fourierove serije. Ako signal takta nije filtriran ili zaštićen, harmonici mogu zračiti u prostor kroz PCB ožičenje ili konektore, uzrokujući da RE premaši standard.
Šum napajanja: Ako modul napajanja isključenog LCD-a ne koristi filter tipa π - ili induktor zajedničkog moda, visoko-šum od prekidača napajanja (kao što je 100kHz do 1MHz) može se prenijeti na električnu mrežu kroz strujnu liniju, uzrokujući CE probleme.
Povezivanje interfejsa: Ako signalni interfejs isključenog LCD-a (kao što je SPI, I2C) ne koristi optoelektronsku ili magnetnu izolaciju, spoljašnje smetnje mogu da se povežu sa upravljačkim kolom kroz signalnu liniju, što rezultira abnormalnim prikazom.
Defekti u rasporedu PCB-a: Ako signalne linije velike-brzine (kao što su linije takta) nisu drugačije usmjerene, ili digitalno uzemljenje i analogno uzemljenje nisu izolovane magnetnim perlama, to može stvoriti smetnje u petlji uzemljenja i smanjiti otpornost na ESD.
3, EMC zaštitni tehnološki sistem za LCD sa slomljenim kodom
Kao odgovor na gore pomenute izvore smetnji, sistem zaštite za LCD sa pokvarenim kodovima treba da se konstruiše iz tri aspekta: izbor materijala, konstrukcijski dizajn i optimizacija kola
1. Optimizacija materijala i konstrukcija
Provodni premaz: Naprskajte ITO provodljivi sloj na površinu ekrana za kontrolu površinskog otpora u rasponu od 10 ⁶ -10 ⁹ Ω/sq, koji može brzo isprazniti statički elektricitet i poboljšati otpornost na ESD na ± 8 kV.
Dizajn zaštitnog poklopca: Dodajte zaštitne poklopce od bakarne folije u ključnim područjima PCB-a, kao što su upravljački sklopovi i taktni krugovi, i povežite ih sa uzemljenjem preko spojeva kako biste smanjili spajanje blizu{0}}polja. Određeni industrijski predajnik pritiska smanjuje intenzitet zračenja na frekvencijskoj tački od 300MHz za 15dB kroz ovaj dizajn.
Zaštita kabla: Signalni i energetski vodovi koriste upletene parice zaštićene žice, sa zaštitnim slojem završenim 360 stepeni u odnosu na kućište konektora kako bi se smanjilo zračenje zajedničkog moda. Određeni industrijski servo pogon je kroz ovo poboljšanje smanjio provodljive smetnje za 10 dB.
2. Dizajn optimizacije kola
Filtriranje snage: Dodajte filter tipa π - na ulazni terminal za napajanje, sa vrijednostima induktivnosti u rasponu od 100 μH do 1mH i vrijednostima kapacitivnosti u rasponu od 0,1 μF do 10 μF, kako biste suzbili diferencijalnu i uobičajenu buku. Određeni industrijski senzor kroz ovaj dizajn smanjuje napon smetnji na kraju napajanja ispod granične vrijednosti.
Filtriranje signala: Dodajte RC nisko-filter za ulaz analognog signala, sa graničnom frekvencijom postavljenom na 1,5 puta širinu signala, da smanjite visoko{2}}šume. Određeni medicinski uređaj koristi ovu tehnologiju da smanji zračenje signalne linije za 8 dB.
Obrada signala sata: Produžite vrijeme rastuće ivice signala sata i smanjite njegovu amplitudu harmonika visoke{0}}frekvencije; Ili smanjite frekvenciju takta (kao što je sa 15MHz na 8MHz) i pomerite tačke harmonijske frekvencije izvan opsega testnih frekvencija. Određeni pojedinačni panel smanjuje vrijednost zračenja od 150MHz na 1/20 kroz dizajn smanjenja frekvencije.
3. Optimizacija uzemljenja i rasporeda
Uzemljenje u jednoj tački: U niskofrekventnim kolima (<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.
Dizajn višeslojne PCB-a: U četveroslojnoj PCB-u, postavljaju se nezavisni slojevi i slojevi napajanja, a međuslojne veze se postižu preko otvora za smanjenje elektromagnetne sprege. Određena željeznička tranzitna oprema smanjuje emisiju zračenja za 12 dB kroz ovaj raspored.
Izolacija osjetljivog modula: Podijelite raspored analognih kola, digitalnih kola i strujnih kola u zone i postavite izolacione trake između zona kako biste smanjili unakrsne smetnje signala. Određeni pametni mjerač je smanjio stopu kvara ESD-a za 90% kroz ovaj dizajn.
4, Industrijska praksa i analiza slučaja
Slučaj 1: Ispravljanje prekomjerne emisije zračenja iz industrijskih transmitera tlaka
Određeni industrijski predajnik pritiska premašio je standard za 10dB na frekvencijskoj tački od 300MHz, te je ispravljen sljedećim mjerama:
Dodajte zaštitni poklopac na PCB da pokrijete ADC i MCU module, povećavajući efikasnost zaštite za 15dB;
Promijenite napojne i signalne vodove u upredene parice zaštićene žice. Nakon uzemljenja zaštitnog sloja, intenzitet zračenja se smanjuje za 8dB;
Optimizirajte ožičenje PCB-a, skratite-dužinu signalne linije visoke frekvencije i smanjite zračenje diferencijalnog načina rada za 5 dB.
Konačno, uređaj je prošao IEC 61000-4-3 test emisije zračenja.
Slučaj 2: Ispravljanje nedovoljne ESD otpornosti industrijskih senzora
Određeni industrijski senzor je imao funkcionalne abnormalnosti tokom testiranja kontaktnog pražnjenja ± 8kV. Korektivne mjere uključuju:
Dodajte provodne gumene jastučiće na šavove školjke da povećate efektivnost zaštite na 50dB;
Dodajte TVS diodni niz na terminal ulaznog signala sa naponom stezanja manjim ili jednakim 6V da biste efikasno zaštitili nizvodno kolo;
Optimizirajte ožičenje PCB-a, povećajte pokrivenost bakrenom folijom na nivou zemlje i smanjite ESD energetsku spregu.
Konačno, uređaj je prošao IEC 61000-4-2 ESD test.
