一, Standarde industriale de testare EMC și cerințe de bază
Testarea EMC a echipamentelor industriale trebuie să respecte sistemul cu trei-niveluri al Comisiei Electrotehnice Internaționale (IEC), Standardelor Europene (EN) și Standardelor Naționale Chineze (GB). Elementele de bază ale testării includ:
Emisie radiată (RE): frecvența de testare acoperă 30MHz până la 1GHz, iar echipamentul trebuie să primească o intensitate a câmpului electromagnetic mai mică sau egală cu 40dB μ V/m (10 m distanță) printr-o antenă într-o cameră anecoică. Semnalul ceasului și armonicile sale ale LCD-ului cod rupt sunt principalele surse de radiație și, dacă nu sunt optimizate în design, sunt predispuse să depășească standardul.
Interferență condusă (CE): Frecvența de testare este între 150 kHz și 30 MHz, iar tensiunea de interferență pe linia de alimentare este măsurată printr-o rețea de stabilizare a impedanței de linie (LISN). Dacă modulul de alimentare al LCD-ului deconectat nu adoptă un design de filtrare, zgomotul de-frecvență înaltă poate fi transmis rețelei electrice prin linia de alimentare, afectând alte dispozitive.
Descărcări electrostatice (ESD): Conform standardului IEC 61000-4-2, aplicați descărcare de contact de ± 8 kV și descărcare de aer de ± 15 kV pe carcasa și interfața echipamentului. Dacă panoul tactil sau interfața LCD-ului deconectat nu are protecție, ESD poate cauza anomalii de afișare sau deteriorarea circuitului.
Imunitate la supratensiune (SURGE): Simulați lovituri de fulger sau impacturi de comutare cu curent ridicat pentru a testa capacitatea echipamentului de a rezista la supratensiuni. În mediile industriale, un LCD cu cod rupt trebuie să reziste la un impact de supratensiune de cel puțin ± 2kV.
2, Analiza surselor de interferență EMC în LCD cu cod spart
Problema EMC a LCD-ului codului spart provine în principal din următoarele aspecte:
Armonice ale semnalului de ceas: circuitul de comandă al unui LCD cu cod defect folosește de obicei un ceas de-frecvență înaltă (cum ar fi 15MHz), care generează mai multe armonici (cum ar fi 150MHz și 300MHz) după extinderea seriei Fourier. Dacă semnalul de ceas nu este filtrat sau ecranat, armonicile pot radia în spațiu prin cablurile sau conectorii PCB, determinând RE să depășească standardul.
Zgomot sursă de alimentare: dacă modulul de alimentare al LCD-ului deconectat nu utilizează un filtru de tip π - sau un inductor de mod comun, zgomotul de înaltă-frecvență al sursei de comutare (cum ar fi 100 kHz la 1 MHz) poate fi condus la rețeaua de alimentare prin linia de alimentare, cauzând probleme CE.
Cuplarea interfeței: Dacă interfața de semnal a LCD-ului deconectat (cum ar fi SPI, I2C) nu folosește izolarea optoelectronică sau magnetică, interferențele externe se pot cupla la circuitul driverului prin linia de semnal, rezultând afișarea anormală.
Defecte de aspect al PCB-ului: dacă liniile de semnal-de mare viteză (cum ar fi liniile de ceas) nu sunt direcționate diferențiat sau împământarea digitală și împământarea analogică nu sunt izolate de granule magnetice, se poate forma interferență în bucla de masă și poate reduce imunitatea ESD.
3, sistem de tehnologie de protecție EMC pentru LCD cu cod rupt
Ca răspuns la sursele de interferență menționate mai sus, un sistem de protecție pentru LCD cu coduri sparte trebuie construit din trei aspecte: selecția materialului, proiectarea structurală și optimizarea circuitului.
1. Optimizare materială și structurală
Acoperire conductivă: Pulverizați stratul conductiv ITO pe suprafața ecranului pentru a controla rezistența suprafeței în intervalul 10 ⁶ -10 ⁹ Ω/mp, care poate descărca rapid electricitatea statică și poate îmbunătăți imunitatea ESD la ± 8kV.
Designul capacului de ecranare: adăugați capace de ecranare din folie de cupru în zonele cheie ale PCB-ului, cum ar fi circuitele circuitelor integrate ale driverului și circuitele de ceas, și conectați-le la pământ prin conducte pentru a reduce cuplarea în câmp apropiat-. Un anumit transmițător de presiune industrial reduce intensitatea radiației la punctul de frecvență de 300MHz cu 15dB prin acest design.
Ecranarea cablului: liniile de semnal și de alimentare folosesc fire ecranate cu perechi răsucite, cu stratul de ecranare terminat la 360 de grade față de carcasa conectorului pentru a reduce radiația în modul comun. Un anumit servomotor industrial a redus interferența condusă cu 10 dB prin această îmbunătățire.
2. Proiectare de optimizare a circuitului
Filtrarea puterii: adăugați un filtru de tip π - la borna de intrare a puterii, cu valori ale inductanței cuprinse între 100 μ H și 1 mH și valori ale capacității cuprinse între 0,1 μ F și 10 μ F, pentru a suprima zgomotul diferențial și în modul comun. Un anumit senzor industrial reduce tensiunea de perturbare la capătul sursei de alimentare sub valoarea limită prin acest design.
Filtrarea semnalului: adăugați un filtru trece--RC RC la intrarea semnalului analogic, cu o frecvență de tăiere setată la 1,5 ori lățimea de bandă a semnalului, pentru a reduce zgomotul de-frecvență înaltă. Un anumit dispozitiv medical folosește această tehnologie pentru a reduce radiația semnalului cu 8 dB.
Procesarea semnalului de ceas: extindeți timpul de front crescător al semnalului de ceas și reduceți amplitudinea armonică{0}}de înaltă frecvență a acestuia; Sau reduceți frecvența ceasului (cum ar fi de la 15MHz la 8MHz) și mutați punctele de frecvență armonică în afara benzii de frecvență de testare. Un anumit panou unic reduce valoarea radiației de 150MHz la 1/20 prin proiectarea de reducere a frecvenței.
3. Împământare și optimizare layout
Împământare un singur punct: în circuite de frecvență joasă{0}(<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.
Design PCB cu mai multe straturi: într-un PCB cu patru straturi, sunt configurate straturi independente și straturi de putere, iar conexiunile interstraturilor sunt realizate prin intermediul canalelor pentru a reduce cuplarea electromagnetică. Un anumit echipament de tranzit feroviar reduce emisia de radiații cu 12 dB prin acest aspect.
Izolarea modulului sensibil: Împărțiți structura circuitelor analogice, circuitelor digitale și circuitelor de alimentare în zone și setați benzi de izolare între zone pentru a reduce interferența încrucișată a semnalului. Un anumit contor inteligent a redus rata de eșec ESD cu 90% prin acest design.
4, Practica industriei și analiza de caz
Cazul 1: Rectificarea emisiilor excesive de radiații de la transmițătoarele de presiune industriale
Un anumit transmițător de presiune industrial a depășit standardul cu 10 dB la punctul de frecvență de 300 MHz și a fost rectificat prin următoarele măsuri:
Adăugați un capac de ecranare pe PCB pentru a acoperi modulele ADC și MCU, crescând eficiența de ecranare cu 15 dB;
Schimbați liniile de alimentare și de semnal cu fire ecranate cu perechi răsucite. După împământarea stratului de ecranare, intensitatea radiației scade cu 8dB;
Optimizați cablajul PCB, scurtați lungimea liniei de semnal de-frecvență înaltă și reduceți radiația în modul diferențial cu 5dB.
În cele din urmă, dispozitivul a trecut testul de emisie de radiații IEC 61000-4-3.
Cazul 2: Rectificarea imunității insuficiente la ESD a senzorilor industriali
Un anumit senzor industrial a prezentat anomalii funcționale în timpul testării de descărcare de contact de ± 8 kV. Măsurile corective includ:
Adăugați tampoane conductoare de cauciuc la cusăturile carcasei pentru a crește eficacitatea ecranării la 50 dB;
Adăugați o matrice de diode TVS la terminalul de intrare a semnalului cu o tensiune de clemă mai mică sau egală cu 6V pentru a proteja eficient circuitul din aval;
Optimizați cablajul PCB, creșteți acoperirea foliei de cupru la nivelul solului și reduceți cuplarea energiei ESD.
În cele din urmă, dispozitivul a trecut testul IEC 61000-4-2 ESD.
