一, Standardi za testiranje industrijske elektromagnetne združljivosti in temeljne zahteve
Preizkušanje elektromagnetne združljivosti industrijske opreme mora biti v skladu s-tristopenjskim sistemom Mednarodne komisije za elektrotehniko (IEC), evropskimi standardi (EN) in kitajskimi nacionalnimi standardi (GB). Osnovne postavke testiranja vključujejo:
Sevana emisija (RE): Preizkusna frekvenca zajema 30 MHz do 1 GHz, oprema pa mora sprejemati jakost elektromagnetnega polja manj kot ali enako 40 dB μ V/m (razdalja 10 m) prek antene v brezzvočni komori. Signal ure in njegovi harmoniki LCD-ja z zlomljeno kodo so glavni viri sevanja in če niso optimizirani v načrtu, so nagnjeni k preseganju standarda.
Prevedene motnje (CE): Preskusna frekvenca je med 150 kHz in 30 MHz, interferenčna napetost na daljnovodu pa se meri prek mreže za stabilizacijo impedance linije (LISN). Če napajalni modul odklopljenega LCD-ja nima zasnove filtriranja, se lahko visokofrekvenčni-šum prenaša v električno omrežje prek električnega voda in vpliva na druge naprave.
Elektrostatična razelektritev (ESD): V skladu s standardom IEC 61000-4-2 uporabite kontaktno razelektritev ± 8 kV in zračno razelektritev ± 15 kV na ohišje opreme in vmesnik. Če plošča na dotik ali vmesnik odklopljenega LCD-zaslona nima zaščite, lahko ESD povzroči nenormalnosti zaslona ali poškodbo vezja.
Odpornost na prenapetost (SURGE): Simulirajte udare strele ali preklopne udarce visokega toka, da preizkusite sposobnost opreme, da vzdrži prenapetostne napetosti. V industrijskih okoljih mora LCD z zlomljeno kodo prenesti sunek napetosti vsaj ± 2 kV.
2, Analiza virov motenj EMC v LCD z zlomljeno kodo
Težava z elektromagnetno združljivostjo LCD z zlomljeno kodo izhaja predvsem iz naslednjih vidikov:
Harmoniki signala ure: Pogonsko vezje LCD-ja z zlomljeno kodo običajno uporablja visoko{0}}frekvenčno uro (kot je 15 MHz), ki po razširitvi v Fourierjev niz ustvari več harmonikov (kot je 150 MHz in 300 MHz). Če urni signal ni filtriran ali zaščiten, lahko harmoniki sevajo v prostor skozi ožičenje tiskanega vezja ali konektorje, kar povzroči, da RE preseže standard.
Hrup napajalnika: Če napajalni modul odklopljenega LCD-ja ne uporablja filtra tipa π - ali skupnega načina induktorja, se lahko visoko{1}}frekvenčni šum preklopnega napajalnika (kot je 100 kHz do 1 MHz) prek napajalnega voda prenaša v električno omrežje, kar povzroča težave s CE.
Priključitev vmesnika: Če signalni vmesnik odklopljenega LCD-prikazovalnika (kot je SPI, I2C) ne uporablja optoelektronske ali magnetne izolacije, se lahko zunanja motnja poveže z gonilnim vezjem prek signalne linije, kar povzroči nenormalen prikaz.
Napake v postavitvi tiskanega vezja: če-hitrost signalnih linij (na primer linij ure) niso različno speljane ali digitalna ozemljitev in analogna ozemljitev nista izolirani z magnetnimi kroglicami, lahko povzroči motnje ozemljitvene zanke in zmanjša odpornost proti ESD.
3, EMC zaščitni tehnološki sistem za LCD z zlomljeno kodo
Kot odgovor na zgoraj omenjene vire motenj je treba izdelati zaščitni sistem za LCD z zlomljenimi kodami iz treh vidikov: izbira materiala, konstrukcijska zasnova in optimizacija vezja
1. Materialna in konstrukcijska optimizacija
Prevodna prevleka: Razpršite prevodno plast ITO na površino zaslona za nadzor površinskega upora v območju 10 ⁶ -10 ⁹ Ω/sq, ki lahko hitro razelektri statično elektriko in izboljša odpornost proti ESD na ± 8 kV.
Zasnova zaščitnega pokrova: Dodajte zaščitne pokrove iz bakrene folije na ključna področja tiskanega vezja, kot so IC-ja gonilnikov in tokokrogi ure, ter jih povežite z ozemljitvijo prek prehodov, da zmanjšate povezavo bližnjega-polja. Določen industrijski tlačni oddajnik s to zasnovo zmanjša intenzivnost sevanja na frekvenčni točki 300 MHz za 15 dB.
Zaščita kabla: signalni in napajalni vodi uporabljajo zaščitene žice s sukanim parom, pri čemer je zaščitna plast zaključena za 360 stopinj na ohišje konektorja, da se zmanjša skupno sevanje. Določen industrijski servo pogon je s to izboljšavo zmanjšal prevodne motnje za 10 dB.
2. Optimizacija vezja
Filtriranje moči: Dodajte filter tipa π - na vhodni priključek za napajanje z vrednostmi induktivnosti v razponu od 100 μH do 1mH in vrednostmi kapacitivnosti v razponu od 0,1 μF do 10 μF, da zadušite diferencialni in običajni šum. Določen industrijski senzor s to zasnovo zmanjša napetost motenj na koncu napajanja pod mejno vrednost.
Filtriranje signala: vhodu analognega signala dodajte nizkoprepustni-filter RC z mejno frekvenco, nastavljeno na 1,5-kratno pasovno širino signala, da zmanjšate visoko{2}}frekvenčni šum. Določena medicinska naprava uporablja to tehnologijo za zmanjšanje sevanja signalne linije za 8 dB.
Obdelava signala ure: podaljšajte čas naraščajočega roba signala ure in zmanjšajte njegovo-harmonično amplitudo visokih frekvenc; Ali pa zmanjšajte frekvenco ure (na primer s 15MHz na 8MHz) in premaknite harmonične frekvenčne točke izven preskusnega frekvenčnega pasu. Določena posamezna plošča zmanjša vrednost sevanja 150 MHz na 1/20 z zasnovo zmanjšanja frekvence.
3. Ozemljitev in optimizacija postavitve
Enotočkovna ozemljitev: v-nizkofrekvenčnih tokokrogih (<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.
Večslojna zasnova tiskanega vezja: v štirislojnem tiskanem vezju so postavljeni neodvisni sloji in napajalni sloji, medslojne povezave pa so dosežene prek odprtin za zmanjšanje elektromagnetnega spajanja. Določena železniška tranzitna oprema s to postavitvijo zmanjša emisijo sevanja za 12 dB.
Izolacija občutljivega modula: razdelite postavitev analognih vezij, digitalnih vezij in napajalnih vezij v cone in nastavite izolacijske trakove med conami, da zmanjšate navzkrižne motnje signala. Določen pametni števec je s to zasnovo zmanjšal stopnjo napak ESD za 90 %.
4, Industrijska praksa in analiza primerov
Primer 1: Odprava prekomerne emisije sevanja iz industrijskih tlačnih oddajnikov
Določen industrijski tlačni oddajnik je presegel standard za 10 dB pri frekvenčni točki 300 MHz in je bil popravljen z naslednjimi ukrepi:
Dodajte zaščitni pokrov na PCB, da pokrijete module ADC in MCU, s čimer povečate učinkovitost oklopa za 15 dB;
Zamenjajte napajalne in signalne vode z oklopljenimi žicami s sukanim parom. Po ozemljitvi zaščitne plasti se jakost sevanja zmanjša za 8dB;
Optimizirajte ožičenje tiskanega vezja, skrajšajte-dolžino visokofrekvenčne signalne linije in zmanjšajte sevanje v diferencialnem načinu za 5 dB.
Končno je naprava uspešno prestala preskus emisij sevanja IEC 61000-4-3.
Primer 2: Odprava nezadostne odpornosti industrijskih senzorjev na ESD
Pri določenem industrijskem senzorju so se med testiranjem kontaktne razelektritve ± 8 kV pojavile funkcionalne nepravilnosti. Korektivni ukrepi vključujejo:
Dodajte prevodne gumijaste blazinice na šive lupine, da povečate učinkovitost zaščite na 50 dB;
Dodajte niz diod TVS na vhodni terminal signala z napetostjo sponke manj kot ali enako 6 V za učinkovito zaščito spodnjega tokokroga;
Optimizirajte ožičenje tiskanega vezja, povečajte pokritost z bakreno folijo na ravni tal in zmanjšajte ESD energijsko sklopitev.
Končno je naprava prestala ESD test IEC 61000-4-2.
