一, Три елемента и пут ширења електромагнетних сметњи
Формирање електромагнетних сметњи (ЕМИ) захтева три елемента истовремено: извор сметњи, путању спајања и осетљиву опрему. У индустријским окружењима, типични извори сметњи укључују:
Инвертер: Хармонична струја (2-50кХз) генерисана његовом ПВМ модулацијом се спроводи кроз напојну линију, док излазни кабл формира антену за зрачење високофреквентних електромагнетних таласа (100кХз-30МХз).
Моторни систем: Електрично зрачење варница које се генерише комутацијом четкице (1-100МХз), као и флуктуације магнетног поља изазване променама струје намотаја (50Хз и њених хармоника).
Машина за заваривање: Електромагнетни импулс високог{0}}интензитета (0,1-10МХз) који се генерише током процеса електролучног заваривања може да емитује до десетина метара.
Бежични комуникациони уређаји: Ви-Фи/Блуетоотх фреквентни опсези (2,4ГХз/5ГХз) се преклапају са осетљивим фреквентним опсезима ЛЦД контролних кола.
Сметње упадају у ЛЦД систем следећим путевима:
Кондуктивна спрега: Користећи струјне и сигналне линије као носаче, сметње се директно убризгавају у коло.
Спајање зрачења: Свемирски електромагнетни таласи индукују напон интерференције на ПЦБ ожичењу или конекторима кроз ефекте антене.
Заједничка импедансна спрега: Постоји заједничка импеданса у кругу за уземљење, што узрокује да струја интерференције тече између уређаја.
2, Изградња система технологије заштите
1. Дизајн заштите: Блокирајте ширење електромагнетних таласа
Заштита од металне шкољке: коришћењем алуминијумске легуре или поцинковане челичне плоче, дебљине веће или једнаке 1,5 мм да би се постигло ефективно слабљење. На пример, произвођач хемијских инструмената је постигао ефикасност заштите од преко 40 дБ у фреквенцијском опсегу 30МХз-1ГХз оптимизацијом структуре шкољке. Кључне тачке дизајна укључују:
Континуитет заштитног тела: ширину зазора шкољке треба контролисати унутар 0,1 мм, а за електричну везу треба користити проводне јастучиће или опружне плоче.
Контрола отвора: Отвори за расипање топлоте имају облик саћа, са отвором мањим од или једнаким λ/20 (где је λ таласна дужина највеће фреквенције интерференције).
Обрада прозора за екран: Користите ИТО проводно стакло (површински отпор мањи или једнак 10 Ω/□) или заштиту од металне мреже, са пропусношћу светлости већом или једнаком 85%.
Унутрашња изолација заштите: Имплементирајте локалну заштиту за осетљиве модуле кола:
Главни контролни чип: коришћење заштитног поклопца од бакарне фолије, отпор уземљења мањи или једнак 10м Ω.
Модул за напајање: Инсталирајте магнетне прстенове око ДЦ-ДЦ претварача да бисте сузбили шум прекидача.
Интерфејс за сигнал: Користите заштићене конекторе (као што је подтип Д-) и залемите заштитни слој за 360 степени на уземљену плочу ПЦБ-а.
2. Технологија филтрирања: Сузбијање спроведених сметњи
Филтрирање на крају напајања: Инсталирајте ЕМИ филтер на улазу напајања ЛЦД екрана, са типичним захтевима параметара:
Губитак уметања: већи или једнак 40 дБ у фреквентном опсегу 150 кХз-30 МХз
Називна струја: Изаберите према захтевима оптерећења, остављајући маргину од 20%.
Струја цурења: мања или једнака 1 мА (у складу са сигурносним стандардом ИЕЦ 60950)
Студија случаја аутомобилског инструмента показује да се након употребе двостепеног ЛЦ филтера-спроведена интерференција на далеководу смањила са 45дБ μВ на 20дБ μВ.
Филтрирање сигналне линије: За линије видео сигнала као што је РГБ/ЛВДС, за филтрирање се користи комбинација уобичајеног мода пригушнице (ЦМЦЦ) и кондензатора диференцијалног режима:
ЦМЦЦ индуктивност: 100-1000 μ Х (одабрано на основу фреквенције сигнала)
Диференцијални капацитет: 0,1-1 μФ (сигурносни кондензатор типа Кс2)
3. Оптимизација система уземљења
Стратегија уземљења у једној тачки: У нискофреквентним колима (ф<1MHz), all grounding wires are converged to a common grounding point to avoid the formation of a ground loop. A certain power monitoring instrument reduced the common mode interference voltage from 5V to 0.5V by reconstructing the grounding system.
Multi point grounding strategy: In high-frequency circuits (f>10МХз), усвојен је дизајн вишеслојне ПЦБ{1}}плоче да би се успоставила комплетна уземљена плоча:
Сегментација уземљења: Дигитално и аналогно уземљење су повезани у једној тачки преко отпорника од 0 Ω или магнетних перли.
Прелаз за уземљење: Најмање један пролаз за уземљење пречника већег или једнаког 0,5 мм мора бити распоређен по квадратном инчу ПЦБ-а.
Контрола отпора уземљења: Уверите се да је отпор уземљења мањи или једнак 4 Ω кроз следеће мере:
Повећајте број електрода за уземљење (најмање 3)
Користите редуктор отпора (отпорност мања или једнака 5 Ω·м)
Редовно проверавајте отпор уземљења (препоручује се једном у кварталу)
4. Дизајн ПЦБ-а против сметњи
Оптимизација изгледа:
Рутирање кључног сигнала: Дужина линија сата и видео сигнала треба да се контролише унутар λ/20 (где је λ таласна дужина сигнала).
Снага/уземљена раван: Усвајајући 4-слојну структуру плоче (сигнални сигнал уземљења), раван напајања је чврсто повезан са равнином уземљења.
Распоред уређаја: Аналогна кола и дигитална кола су распоређена у одвојеним зонама са размаком већим или једнаким 5 мм.
Спецификације ожичења:
Диференцијално рутирање: Одржавајте једнаку дужину (грешка мања или једнака 50 мил), са размаком од двоструке ширине линије.
Серпентинско рутирање: користи се за усклађивање кашњења сигнала сата, са амплитудом већом или једнаком 3 пута ширине линије и размаком већим или једнаким 5 пута ширине линије.
Распоред филтерског кондензатора: керамички кондензатор од 0,1 μФ налази се у близини игле за напајање чипа (мање од или једнако 3 мм), а танталски кондензатор од 10 μФ је постављен на улазу за напајање.
3, Анализа случаја типичне апликације
Случај 1: Дизајн петрохемијских инструмената против интерференције
ЛЦД одређеног система за праћење нафтних поља показао је ненормалан приказ током операција заваривања. Након анализе, установљено је да:
Извор сметњи: 1-10МХз електромагнетни импулс који генерише апарат за заваривање
Путања ширења: Свемирско зрачење спојено на линију ЛЦД видео сигнала
решење:
Додајте феритни магнетни прстен (μ р=1000) на спољни слој сигналне линије
Видео интерфејс пребачен на ДВИ-Д дигитални интерфејс (са јаком способношћу против-сметања за диференцијални пренос)
Налепите проводну гуму (запреминска отпорност мања или једнака 0,01 Ω· цм) на зазору шкољке
Након имплементације, систем и даље може стабилно да се приказује током операција заваривања, а стопа грешке је смањена са 10 ⁻³ на 10 ⁻⁶.
Случај 2: Оптимизација екрана осетљивог на додир за интелигентну производну опрему
Екран осетљив на додир одређене ЦНЦ машине алатке случајно је додирнуо током покретања мотора, а резултат дијагнозе је:
Извор сметњи: Флуктуације магнетног поља узроковане наглим променама струје серво мотора (50Хз и њени хармоници)
Пут простирања: Формирајте сметње заједничког мода кроз металну структуру кућишта
решење:
Додајте филтер типа π - у напајање додирног чипа (Л=100 μ Х, Ц=0.1 μ Ф)
Ормар је направљен од немагнетног нерђајућег челика (μ р ≈ 1)
Додајте изолационе подлоге између екрана осетљивог на додир и ормана (напон пробоја већи или једнак 10кВ)
После реновирања, осетљивост на додир је повећана за три пута, а стопа лажних додира смањена је са 15% на 0,5%.
