一, Tööstuslikud EMC testimisstandardid ja põhinõuded
Tööstusseadmete elektromagnetilise ühilduvuse testimine peab vastama Rahvusvahelise Elektrotehnikakomisjoni (IEC), Euroopa standardite (EN) ja Hiina riiklike standardite (GB) kolme{0}tasemelisele süsteemile. Põhilised testimiselemendid hõlmavad järgmist:
Kiirguskiirgus (RE): katsesagedus hõlmab 30 MHz kuni 1 GHz ja seadmed peavad kajavabas kambris oleva antenni kaudu vastu võtma elektromagnetvälja intensiivsust, mis on väiksem või võrdne 40 dB μ V/m (10 m kaugusel). Katkise koodiga LCD-ekraani kellasignaal ja selle harmoonilised on peamised kiirgusallikad ja kui need ei ole disainis optimeeritud, võivad need ületada normi.
Juhtivad häired (CE): testimissagedus on vahemikus 150 kHz kuni 30 MHz ja häirepinget elektriliinil mõõdetakse läbi liinitakistuse stabiliseerimisvõrgu (LISN). Kui lahtiühendatud vedelkristallekraani toitemoodul ei kasuta filtreerimiskujundust, võib kõrgsageduslik-müra kanduda elektrivõrku läbi elektriliini, mõjutades teisi seadmeid.
Elektrostaatiline lahendus (ESD): vastavalt standardile IEC 61000-4-2 rakendage seadme korpusele ja liidesele ± 8 kV kontaktlahendust ja ± 15 kV õhklahendust. Kui lahtiühendatud vedelkristallekraani puutepaneelil või liidesel puudub kaitse, võib ESD põhjustada ekraanihäireid või vooluahela kahjustusi.
Ülepingekindlus (SURGE): simuleerige välgulööke või suure voolu lülituslööke, et testida seadmete võimet taluda liigpingeid. Tööstuskeskkonnas peab katkise koodiga LCD-ekraan vastu pidama vähemalt ± 2kV suurusele liigpingele.
2, EMC häirete allikate analüüs vigase koodiga LCD-ekraanil
Katkise koodiga LCD EMC probleem tuleneb peamiselt järgmistest aspektidest:
Kellasignaali harmoonilised: katkise koodiga vedelkristallekraani juhtimisahel kasutab tavaliselt kõrge{0}}sagedusega kella (nt 15 MHz), mis tekitab pärast Fourier-seeria laiendamist mitu harmoonilist (nt 150 MHz ja 300 MHz). Kui kellasignaali ei filtreerita ega varjestata, võivad harmoonilised kiirgada ruumi PCB juhtmestiku või pistikute kaudu, põhjustades RE standardit ületamise.
Toiteallika müra: kui lahtiühendatud vedelkristallekraani toitemoodul ei kasuta π - tüüpi filtrit või ühisrežiimi induktiivpooli, võib lülitustoiteallika kõrgsageduslik-müra (nt 100 kHz kuni 1 MHz) jõuda elektrivõrku läbi toiteliini, põhjustades CE probleeme.
Liidese sidumine: kui lahtiühendatud vedelkristallekraani signaaliliides (nt SPI, I2C) ei kasuta optoelektroonilist või magnetilist isolatsiooni, võivad välised häired signaaliliini kaudu ühenduda draiveriahelaga, mille tulemuseks on ebanormaalne kuva.
PCB paigutuse vead: kui kiired signaaliliinid (nt kellaliinid) ei ole diferentseeritud või digitaalne maandus ja analoogmaandus ei ole isoleeritud magnethelmestega, võib see tekitada maandusahela häireid ja vähendada ESD-immuunsust.
3, katkise koodiga LCD-ekraani elektromagnetilise ühilduvuse kaitse tehnoloogiasüsteem
Vastuseks eelnimetatud häirete allikatele tuleb katkiste koodidega vedelkristallekraani kaitsesüsteem üles ehitada kolmest aspektist: materjali valik, konstruktsioonikujundus ja vooluahela optimeerimine.
1. Materjali ja konstruktsiooni optimeerimine
Juhtiv kate: Pihustage ekraani pinnale ITO juhtivat kihti, et kontrollida pinnatakistust vahemikus 10 ⁶ -10 ⁹ Ω/sq, mis võib kiiresti tühjendada staatilist elektrit ja parandada ESD-kindlust ± 8 kV-ni.
Varjestuskatte kujundus: lisage trükkplaadi peamistesse piirkondadesse (nt draiveri IC-d ja kellaahelad) vasest fooliumist varjestuskatted ning ühendage need maandusega läbi avade, et vähendada lähivälja sidestust. Teatud tööstuslik rõhusaatja vähendab selle konstruktsiooni kaudu kiirguse intensiivsust sageduspunktis 300 MHz 15 dB võrra.
Kaabli varjestus: signaali- ja toiteliinid kasutavad keerdpaaridega varjestatud juhtmeid, mille varjestuskiht on 360 kraadi pistikupesa suhtes, et vähendada tavarežiimi kiirgust. Teatud tööstuslik servoajam on selle täiustamise kaudu vähendanud juhtivaid häireid 10 dB võrra.
2. Vooluahela optimeerimise disain
Võimsuse filtreerimine: diferentsiaal- ja ühisrežiimi müra summutamiseks lisage toite sisendklemmile π - tüüpi filter, mille induktiivsuse väärtused jäävad vahemikku 100 μH kuni 1mH ja mahtuvusväärtused 0,1 μF kuni 10 μF. Teatud tööstuslik andur vähendab selle konstruktsiooni kaudu häirepinge toiteallika otsas alla piirväärtuse.
Signaali filtreerimine: kõrgsagedusliku-müra vähendamiseks lisage analoogsignaali sisendile RC madalpääs{0}}filter, mille piirsagedus on 1,5 korda suurem kui signaali ribalaius. Teatud meditsiiniseade kasutab seda tehnoloogiat signaaliliini kiirguse vähendamiseks 8 dB võrra.
Kellasignaali töötlemine: pikendage kellasignaali tõusva serva aega ja vähendage selle kõrge-sagedusliku harmoonilise amplituudi; Või vähendage taktsagedust (näiteks 15MHz-lt 8MHz-le) ja viige harmoonilised sageduspunktid väljapoole testsagedusriba. Teatud üksik paneel vähendab 150 MHz kiirguse väärtust 1/20-ni sageduse vähendamise disaini kaudu.
3. Maandus ja paigutuse optimeerimine
Ühepunktiline maandus: madala sagedusega{0}}vooluahelates (<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.
Mitmekihiline PCB disain: neljakihilises PCB-s on seadistatud sõltumatud kihid ja toitekihid ning kihtidevahelised ühendused saavutatakse läbiviikude kaudu, et vähendada elektromagnetilist sidestust. Teatud raudteetransiidiseade vähendab selle paigutuse kaudu kiirguse emissiooni 12 dB võrra.
Tundlik mooduli isolatsioon: jagage analoogahelate, digitaalahelate ja toiteahelate paigutus tsoonideks ning seadke tsoonide vahele eraldusribad, et vähendada signaali risthäireid. Teatud nutikas arvesti on selle disainiga vähendanud ESD tõrkemäära 90%.
4, Tööstuspraktika ja juhtumianalüüs
Juhtum 1: Tööstuslike rõhumuundurite liigse kiirguse kõrvaldamine
Teatud tööstuslik rõhusaatja ületas 300 MHz sageduspunktis normi 10 dB võrra ja parandati järgmiste meetmetega:
ADC ja MCU moodulite katmiseks lisage PCB-le varjestuskate, suurendades varjestuse efektiivsust 15 dB võrra;
Muutke toite- ja signaaliliinid varjestatud keerdpaarjuhtmeteks. Pärast varjestuskihi maandamist väheneb kiirguse intensiivsus 8dB võrra;
Optimeerige PCB juhtmeid, lühendage{0}}kõrgsagedusliku signaali liini pikkust ja vähendage diferentsiaalrežiimi kiirgust 5 dB võrra.
Lõpuks läbis seade IEC 61000-4-3 kiirgusemissiooni testi.
Juhtum 2: Tööstusandurite ebapiisava ESD-kindluse kõrvaldamine
Teatud tööstusanduril esines ± 8kV kontaktlahenduse testimise ajal talitlushäireid. Parandusmeetmed hõlmavad järgmist:
Varjestuse tõhususe suurendamiseks 50 dB-ni lisage korpuse õmblustele juhtivad kummist padjad;
Lisage signaali sisendklemmile TVS-dioodide massiiv, mille klambripinge on alla 6 V või sellega võrdne, et kaitsta allavooluahelat tõhusalt;
Optimeerige PCB juhtmestikku, suurendage maapinna vaskfooliumi katvust ja vähendage ESD energiaühendust.
Lõpuks läbis seade IEC 61000-4-2 ESD testi.
