一, Стандарти за изпитване на промишлена електромагнитна съвместимост и основни изисквания
Тестването за електромагнитна съвместимост на индустриално оборудване трябва да отговаря на три{0}}системата на Международната електротехническа комисия (IEC), европейските стандарти (EN) и китайските национални стандарти (GB). Основните тестови елементи включват:
Излъчена емисия (RE): Тестовата честота обхваща 30MHz до 1GHz и оборудването трябва да получава интензитет на електромагнитното поле по-малък или равен на 40dB μ V/m (10m разстояние) през антена в безехова камера. Сигналът на часовника и неговите хармоници на LCD дисплея със счупен код са основните източници на излъчване и ако не са оптимизирани в дизайна, те са склонни да надхвърлят стандарта.
Кондуктивни смущения (CE): Тестовата честота е между 150 kHz и 30 MHz, а напрежението на смущения в електропровода се измерва чрез мрежа за стабилизиране на импеданса на линията (LISN). Ако захранващият модул на изключен LCD дисплей не приема филтриращ дизайн, високо-честотният шум може да бъде предаден към електрическата мрежа през електропровода, засягайки други устройства.
Електростатичен разряд (ESD): Съгласно стандарта IEC 61000-4-2, приложете ± 8 kV контактен разряд и ± 15 kV въздушен разряд към корпуса на оборудването и интерфейса. Ако сензорният панел или интерфейсът на изключен LCD няма защита, ESD може да причини аномалии на дисплея или повреда на веригата.
Имунитет срещу пренапрежение (SURGE): Симулирайте удари от мълния или превключващи удари с висок ток, за да тествате способността на оборудването да издържа на пренапрежение. В промишлена среда LCD с неработещ код трябва да издържи на удар от най-малко ± 2kV.
2, Анализ на източници на EMC смущения в LCD с неработещ код
Проблемът с електромагнитната съвместимост на LCD с повреден код произтича главно от следните аспекти:
Хармоници на тактовия сигнал: Задвижващата верига на LCD с неработещ код обикновено използва тактова честота с висока-честота (като 15 MHz), която генерира множество хармоници (като 150 MHz и 300 MHz) след разширение в редица на Фурие. Ако часовниковият сигнал не е филтриран или екраниран, хармониците могат да се излъчват в пространството през окабеляване на печатни платки или конектори, което води до надхвърляне на RE над стандарта.
Шум от захранването: Ако захранващият модул на изключен LCD дисплей не използва филтър от тип π - или индуктор с общ режим, високо-честотният шум на превключващото захранване (като 100kHz до 1MHz) може да се пренесе към електрическата мрежа през електропровода, причинявайки проблеми с CE.
Свързване на интерфейс: Ако интерфейсът на сигнала на изключен LCD (като SPI, I2C) не използва оптоелектронна или магнитна изолация, външна намеса може да се свърже с веригата на драйвера през сигналната линия, което води до необичаен дисплей.
Дефекти в оформлението на печатни платки: Ако високо{0}}скоростните сигнални линии (като линии на часовник) не са диференцирано насочени или цифровото заземяване и аналоговото заземяване не са изолирани чрез магнитни зърна, това може да създаде смущения в заземяващата верига и да намали устойчивостта на ESD.
3, EMC защитна технологична система за LCD със счупен код
В отговор на гореспоменатите източници на смущения, защитна система за LCD със счупени кодове трябва да бъде изградена от три аспекта: избор на материал, структурен дизайн и оптимизация на веригата
1. Материална и структурна оптимизация
Проводимо покритие: Напръскайте ITO проводящ слой върху повърхността на екрана на дисплея, за да контролирате повърхностното съпротивление в диапазона от 10 ⁶ -10 ⁹ Ω/sq, което може бързо да разреди статично електричество и да подобри устойчивостта на ESD до ± 8kV.
Дизайн на екраниращ капак: Добавете екраниращи капаци от медно фолио в ключови области на печатната платка, като интегрални схеми на драйвери и часовникови вериги, и ги свържете към земята чрез отвори, за да намалите свързването в близко- поле. Определен индустриален предавател за налягане намалява интензитета на излъчване при честотна точка от 300MHz с 15dB чрез този дизайн.
Екраниране на кабела: Сигналните и захранващите линии използват екранирани проводници с усукана двойка, като екраниращият слой е завършен на 360 градуса към корпуса на конектора, за да се намали излъчването на общ режим. Определено промишлено серво задвижване е намалило провежданите смущения с 10 dB чрез това подобрение.
2. Дизайн за оптимизиране на веригата
Филтриране на мощността: Добавете филтър тип π - към входния терминал за захранване със стойности на индуктивност, вариращи от 100 μH до 1mH и стойности на капацитет, вариращи от 0,1 μF до 10 μF, за да потиснете диференциалния и общия шум. Определен индустриален сензор намалява смущаващото напрежение в края на захранването до под граничната стойност чрез този дизайн.
Филтриране на сигнала: Добавете RC нискочестотен-филтър към аналоговия сигнален вход с честота на срязване, зададена на 1,5 пъти честотната лента на сигнала, за да намалите високо{2}}честотния шум. Определено медицинско устройство използва тази технология, за да намали излъчването на сигналната линия с 8 dB.
Обработка на тактовия сигнал: Удължете времето на нарастващия фронт на часовниковия сигнал и намалете неговата високо-честотна хармонична амплитуда; Или намалете тактовата честота (например от 15MHz на 8MHz) и преместете точките на хармоничната честота извън тестовата честотна лента. Определен единичен панел намалява стойността на излъчване от 150MHz до 1/20 чрез дизайн за намаляване на честотата.
3. Заземяване и оптимизиране на оформлението
Заземяване в една точка: В-нискочестотни вериги (<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.
Многослоен дизайн на печатни платки: В четирислойни печатни платки са създадени независими слоеве и силови слоеве, а междуслойните връзки се постигат чрез отвори за намаляване на електромагнитното свързване. Определено железопътно транзитно оборудване намалява излъчването на радиация с 12 dB чрез това оформление.
Изолация на чувствителен модул: Разделете разположението на аналоговите вериги, цифровите вериги и захранващите вериги на зони и задайте изолационни ленти между зоните, за да намалите кръстосаните смущения на сигнала. Определен интелигентен измервателен уред е намалил степента на отказ на ESD с 90% чрез този дизайн.
4, Индустриална практика и анализ на казуси
Случай 1: Коригиране на прекомерно излъчване на радиация от промишлени трансмитери за налягане
Определен промишлен предавател за налягане надвишава стандарта с 10 dB при честотна точка от 300 MHz и е коригиран чрез следните мерки:
Добавете екраниращо покритие върху печатната платка, за да покриете ADC и MCU модулите, увеличавайки ефективността на екраниране с 15 dB;
Променете захранващите и сигналните линии на екранирани проводници с усукана двойка. След заземяване на екраниращия слой интензитетът на излъчване намалява с 8dB;
Оптимизирайте окабеляването на печатни платки, скъсете-дължината на високочестотната сигнална линия и намалете излъчването в диференциален режим с 5dB.
И накрая, устройството премина теста за излъчване на радиация IEC 61000-4-3.
Случай 2: Отстраняване на недостатъчна устойчивост на ESD на индустриални сензори
Определен промишлен сензор претърпя функционални аномалии по време на тестване на контактен разряд ± 8kV. Коригиращите мерки включват:
Добавете проводими гумени подложки по шевовете на черупката, за да увеличите ефективността на екрана до 50dB;
Добавете TVS диодна матрица към входния терминал на сигнала с напрежение на клемата по-малко или равно на 6V за ефективна защита на веригата надолу по веригата;
Оптимизирайте окабеляването на печатни платки, увеличете покритието с медно фолио на нивото на земята и намалете енергийното свързване на ESD.
Накрая устройството премина теста IEC 61000-4-2 ESD.
