一, Стандарти тестування промислової електромагнітної сумісності та основні вимоги
Випробування електромагнітної сумісності промислового обладнання має відповідати три{0}}системі Міжнародної електротехнічної комісії (IEC), європейським стандартам (EN) і національним стандартам Китаю (GB). Основні елементи тестування включають:
Випромінюване випромінювання (RE): Випробувальна частота охоплює діапазон від 30 МГц до 1 ГГц, і обладнання має сприймати інтенсивність електромагнітного поля менше або дорівнює 40 дБ мкВ/м (відстань 10 м) через антену в безеховій камері. Тактовий сигнал і його гармоніки РК-дисплея зі зламаним кодом є основними джерелами випромінювання, і якщо вони не оптимізовані в конструкції, вони схильні до перевищення стандарту.
Кондуктивні перешкоди (CE): тестова частота становить від 150 кГц до 30 МГц, а напруга перешкод на лінії електропередачі вимірюється за допомогою мережі стабілізації опору лінії (LISN). Якщо модуль живлення від’єднаного РК-дисплея не підтримує конструкцію фільтрації, високочастотний шум може передаватися в електромережу через лінію живлення, впливаючи на інші пристрої.
Електростатичний розряд (ESD): відповідно до стандарту IEC 61000-4-2 використовуйте контактний розряд ± 8 кВ і повітряний розряд ± 15 кВ до корпусу обладнання та інтерфейсу. Якщо сенсорна панель або інтерфейс відключеного РК-дисплея не захищені, електростатичний розряд може спричинити аномалію дисплея або пошкодження ланцюга.
Стійкість до стрибків напруги (SURGE): імітуйте удари блискавки або перемикання високого струму, щоб перевірити здатність обладнання витримувати стрибки напруги. У промисловому середовищі РК-дисплей зі зламаним кодом повинен витримувати стрибок напруги щонайменше ± 2 кВ.
2, Аналіз джерел електромагнітної сумісності в РК-дисплеї з несправним кодом
Проблема електромагнітної сумісності РК-дисплея зі зламаним кодом в основному пов’язана з такими аспектами:
Гармоніки тактового сигналу. Керівна схема РК-дисплея зі зламаним кодом зазвичай використовує тактовий сигнал із високою-частотою (наприклад, 15 МГц), який генерує декілька гармонік (наприклад, 150 МГц і 300 МГц) після розкладання в ряд Фур’є. Якщо тактовий сигнал не відфільтрований або екранований, гармоніки можуть випромінюватися в простір через проводку друкованої плати або з’єднувачі, в результаті чого RE перевищить стандарт.
Шум джерела живлення: якщо модуль живлення відключеного РК-дисплея не використовує фільтр типу π - або індуктивність загального режиму, високо{1}}шум імпульсного джерела живлення (наприклад, від 100 кГц до 1 МГц) може передаватися в електромережу через лінію електропередач, спричиняючи проблеми з CE.
Зв’язок інтерфейсу: якщо сигнальний інтерфейс відключеного РК-дисплея (наприклад, SPI, I2C) не використовує оптоелектронну або магнітну ізоляцію, зовнішні перешкоди можуть підключитися до схеми драйвера через сигнальну лінію, що призведе до ненормального відображення.
Дефекти компонування друкованої плати: якщо високошвидкісні сигнальні лінії (наприклад, лінії годинника) не прокладені диференційовано або цифрове заземлення та аналогове заземлення не ізольовані магнітними кульками, це може спричинити перешкоди контуру заземлення та знизити стійкість до електростатичного розряду.
3, система технології захисту від електромагнітної сумісності для РК-дисплея зі зламаним кодом
У відповідь на вищезгадані джерела перешкод система захисту для РК-дисплея зі зламаними кодами повинна бути побудована з трьох аспектів: вибір матеріалу, структурний дизайн і оптимізація схеми
1. Матеріально-конструктивна оптимізація
Провідне покриття: розпиліть провідний шар ITO на поверхню екрана дисплея, щоб контролювати поверхневий опір у діапазоні 10 ⁶ -10 ⁹ Ω/кв, який може швидко розряджати статичну електрику та покращувати стійкість до електростатичного розряду до ± 8 кВ.
Конструкція екрануючої кришки: додайте екрануючі кришки з мідної фольги в ключові частини друкованої плати, такі як мікросхеми драйверів і схеми годинника, і з’єднайте їх із землею через отвори, щоб зменшити зв’язок ближнього-поля. Завдяки цій конструкції певний промисловий передавач тиску зменшує інтенсивність випромінювання на частоті 300 МГц на 15 дБ.
Екранування кабелю: у сигнальних лініях і лініях живлення використовуються екрановані дроти з витою парою, при цьому екрануючий шар закінчується на 360 градусів до корпусу роз’єму, щоб зменшити синфазне випромінювання. Певний промисловий сервопривод зменшив кондуктивні перешкоди на 10 дБ завдяки цьому вдосконаленню.
2. Схема оптимізації дизайну
Фільтрація потужності: додайте фільтр типу π - до вхідної клеми живлення зі значеннями індуктивності в діапазоні від 100 мкГн до 1 мГн і значеннями ємності в діапазоні від 0,1 мкФ до 10 мкФ, щоб придушити диференціальний і синфазний шум. Завдяки цій конструкції певний промисловий датчик знижує напругу перешкод на кінці джерела живлення нижче граничного значення.
Фільтрування сигналу: додайте RC-фільтр низьких-частот до входу аналогового сигналу з частотою зрізу, яка в 1,5 рази перевищує смугу пропускання сигналу, щоб зменшити високочастотний-шум. Певний медичний пристрій використовує цю технологію для зменшення випромінювання сигнальної лінії на 8 дБ.
Обробка тактового сигналу: подовжте час наростаючого фронту тактового сигналу та зменшіть його-високочастотну гармонічну амплітуду; Або зменшіть тактову частоту (наприклад, з 15 МГц до 8 МГц) і перемістіть точки гармонічної частоти за межі тестового діапазону частот. Певна окрема панель зменшує значення випромінювання 150 МГц до 1/20 завдяки конструкції зменшення частоти.
3. Заземлення та оптимізація компонування
Одноточкове заземлення: у-низькочастотних колах (<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.
Конструкція багатошарової друкованої плати: у чотиришаровій друкованій платі встановлюються незалежні шари та рівні живлення, а міжшарові з’єднання досягаються через отвори для зменшення електромагнітного зв’язку. Певне залізничне транзитне обладнання зменшує випромінювання на 12 дБ через цю схему.
Ізоляція чутливого модуля: розділіть розташування аналогових схем, цифрових схем і ланцюгів живлення на зони та встановіть ізоляційні смуги між зонами, щоб зменшити перехресні перешкоди сигналу. Певний інтелектуальний лічильник завдяки цій конструкції зменшив частоту відмов ESD на 90%.
4, Галузева практика та аналіз прикладів
Випадок 1: Усунення надмірного випромінювання від промислових перетворювачів тиску
Певний промисловий передавач тиску перевищив стандарт на 10 дБ на частоті 300 МГц, що було виправлено за допомогою таких заходів:
Додайте екрануючу кришку на друковану плату, щоб закрити модулі АЦП і мікроконтролера, підвищивши ефективність екранування на 15 дБ;
Замініть лінії живлення та сигналу на екрановані дроти з витою парою. Після заземлення екрануючого шару інтенсивність випромінювання зменшується на 8 дБ;
Оптимізуйте проводку друкованої плати, скоротіть-довжину лінії високочастотного сигналу та зменшіть випромінювання диференціального режиму на 5 дБ.
Нарешті, пристрій пройшов тест на випромінювання IEC 61000-4-3.
Випадок 2: Усунення недостатньої стійкості промислових датчиків до електростатичного розряду
Певний промисловий датчик зазнав функціональних аномалій під час тестування контактного розряду ± 8 кВ. Коригувальні заходи включають:
Додайте електропровідні гумові прокладки на швах оболонки, щоб збільшити ефективність екранування до 50 дБ;
Додайте матрицю діодів TVS на вхідний термінал сигналу з напругою фіксації менше або дорівнює 6 В, щоб ефективно захистити вихідну схему;
Оптимізуйте проводку друкованої плати, збільште покриття мідної фольги на рівні землі та зменшіть зв’язок енергії від електростатичного розряду.
Нарешті, пристрій пройшов випробування IEC 61000-4-2 ESD.
