一, Standar Pengujian EMC Industri dan Persyaratan Inti
Pengujian EMC pada peralatan industri harus mematuhi tiga-sistem tingkat International Electrotechnical Commission (IEC), Standar Eropa (EN), dan Standar Nasional Tiongkok (GB). Item pengujian inti meliputi:
Emisi terpancar (RE): Frekuensi pengujian mencakup 30MHz hingga 1GHz, dan peralatan harus menerima intensitas medan elektromagnetik kurang dari atau sama dengan 40dB μ V/m (jarak 10m) melalui antena di ruang anechoic. Sinyal jam dan harmoniknya dari kode LCD yang rusak adalah sumber radiasi utama, dan jika tidak dioptimalkan dalam desain, cenderung melebihi standar.
Interferensi yang dilakukan (CE): Frekuensi pengujian antara 150kHz dan 30MHz, dan tegangan interferensi pada saluran listrik diukur melalui jaringan stabilisasi impedansi saluran (LISN). Jika modul daya LCD yang terputus tidak menggunakan desain penyaringan, kebisingan frekuensi tinggi dapat ditransmisikan ke jaringan listrik melalui saluran listrik, sehingga memengaruhi perangkat lain.
Pelepasan Listrik Statis (ESD): Menurut standar IEC 61000-4-2, terapkan pelepasan kontak ± 8kV dan pelepasan udara ± 15kV ke casing dan antarmuka peralatan. Jika panel sentuh atau antarmuka LCD yang terputus tidak memiliki perlindungan, ESD dapat menyebabkan tampilan tidak normal atau kerusakan sirkuit.
Surge Immunity (SURGE): Mensimulasikan sambaran petir atau dampak peralihan arus tinggi untuk menguji kemampuan peralatan dalam menahan tegangan lonjakan. Di lingkungan industri, LCD kode yang rusak harus tahan terhadap dampak lonjakan arus minimal ± 2kV.
2, Analisis Sumber Interferensi EMC pada LCD dengan Kode Rusak
Masalah EMC dari LCD kode rusak terutama berasal dari aspek berikut:
Harmonik sinyal jam: Sirkuit penggerak LCD kode yang rusak biasanya menggunakan jam frekuensi tinggi (seperti 15MHz), yang menghasilkan beberapa harmonik (seperti 150MHz dan 300MHz) setelah ekspansi deret Fourier. Jika sinyal jam tidak disaring atau dilindungi, harmonik dapat memancar ke ruang angkasa melalui kabel atau konektor PCB, menyebabkan RE melebihi standar.
Kebisingan pasokan daya: Jika modul daya dari LCD yang terputus tidak menggunakan filter tipe π - atau induktor mode umum, kebisingan frekuensi tinggi dari pasokan daya peralihan (seperti 100kHz ke 1MHz) dapat dialirkan ke jaringan listrik melalui saluran listrik, sehingga menyebabkan masalah CE.
Kopling antarmuka: Jika antarmuka sinyal LCD yang terputus (seperti SPI, I2C) tidak menggunakan isolasi optoelektronik atau magnetik, gangguan eksternal dapat digabungkan ke sirkuit driver melalui jalur sinyal, sehingga menghasilkan tampilan yang tidak normal.
Cacat tata letak PCB: Jika jalur sinyal berkecepatan tinggi (seperti jalur jam) tidak dirutekan secara berbeda, atau arde digital dan arde analog tidak diisolasi oleh butiran magnetik, hal ini dapat menimbulkan interferensi loop arde dan mengurangi kekebalan ESD.
3, sistem teknologi perlindungan EMC untuk LCD dengan kode rusak
Menanggapi sumber interferensi tersebut di atas, sistem proteksi LCD dengan kode rusak perlu dibangun dari tiga aspek: pemilihan material, desain struktur, dan optimalisasi rangkaian.
1. Optimasi material dan struktur
Lapisan konduktif: Semprotkan lapisan konduktif ITO pada permukaan tampilan layar untuk mengontrol resistansi permukaan dalam kisaran 10 ⁶ -10 ⁹ Ω/sq, yang dapat dengan cepat melepaskan listrik statis dan meningkatkan kekebalan ESD hingga ± 8kV.
Desain penutup pelindung: Tambahkan penutup pelindung foil tembaga di area utama PCB, seperti IC driver dan sirkuit jam, dan sambungkan ke ground melalui vias untuk mengurangi kopling medan dekat. Pemancar tekanan industri tertentu mengurangi intensitas radiasi pada titik frekuensi 300MHz sebesar 15dB melalui desain ini.
Pelindung kabel: Sinyal dan saluran listrik menggunakan kabel berpelindung pasangan terpilin, dengan lapisan pelindung diakhiri 360 derajat ke rumah konektor untuk mengurangi radiasi mode umum. Penggerak servo industri tertentu telah mengurangi interferensi yang dilakukan sebesar 10dB melalui peningkatan ini.
2. Desain optimasi sirkuit
Pemfilteran daya: Tambahkan filter tipe π - ke terminal masukan daya, dengan nilai induktansi berkisar antara 100 μH hingga 1mH dan nilai kapasitansi berkisar antara 0,1 μF hingga 10 μF, untuk menekan kebisingan diferensial dan mode umum. Sensor industri tertentu mengurangi tegangan gangguan pada ujung catu daya hingga di bawah nilai batas melalui desain ini.
Pemfilteran sinyal: Tambahkan filter low-RC ke input sinyal analog, dengan frekuensi cutoff yang disetel ke 1,5 kali bandwidth sinyal, untuk mengurangi noise-frekuensi tinggi. Perangkat medis tertentu menggunakan teknologi ini untuk mengurangi radiasi garis sinyal sebesar 8dB.
Pemrosesan sinyal jam: Memperpanjang waktu tepi naik sinyal jam dan mengurangi amplitudo harmonik frekuensi tinggi;{0}} Atau kurangi frekuensi clock (misalnya dari 15MHz menjadi 8MHz) dan pindahkan titik frekuensi harmonik ke luar pita frekuensi pengujian. Panel tunggal tertentu mengurangi nilai radiasi 150MHz menjadi 1/20 melalui desain pengurangan frekuensi.
3. Optimasi landasan dan tata letak
Pembumian satu titik: Di sirkuit-frekuensi rendah (<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.
Desain PCB multi lapis: Dalam PCB empat lapis, lapisan independen dan lapisan daya diatur, dan koneksi antar lapisan dicapai melalui vias untuk mengurangi sambungan elektromagnetik. Peralatan angkutan kereta api tertentu mengurangi emisi radiasi sebesar 12dB melalui tata letak ini.
Isolasi modul sensitif: Bagilah tata letak sirkuit analog, sirkuit digital, dan sirkuit daya menjadi beberapa zona, dan atur strip isolasi antar zona untuk mengurangi interferensi silang sinyal. Meteran pintar tertentu telah mengurangi tingkat kegagalan ESD sebesar 90% melalui desain ini.
4, Praktek Industri dan Analisis Kasus
Kasus 1: Perbaikan emisi radiasi berlebihan dari pemancar tekanan industri
Pemancar tekanan industri tertentu melebihi standar sebesar 10dB pada titik frekuensi 300MHz, dan diperbaiki melalui langkah-langkah berikut:
Tambahkan penutup pelindung pada PCB untuk menutupi modul ADC dan MCU, meningkatkan efisiensi pelindung sebesar 15dB;
Ubah saluran listrik dan sinyal menjadi kabel berpelindung pasangan terpilin. Setelah lapisan pelindung dibumikan, intensitas radiasi berkurang sebesar 8dB;
Optimalkan kabel PCB, perpendek-panjang jalur sinyal frekuensi tinggi, dan kurangi radiasi mode diferensial sebesar 5dB.
Terakhir, perangkat tersebut lulus uji emisi radiasi IEC 61000-4-3.
Kasus 2: Perbaikan kekebalan ESD yang tidak mencukupi pada sensor industri
Sensor industri tertentu mengalami kelainan fungsional selama pengujian pelepasan kontak ± 8kV. Tindakan perbaikan tersebut meliputi:
Tambahkan bantalan karet konduktif pada lapisan cangkang untuk meningkatkan efektivitas pelindung hingga 50dB;
Tambahkan susunan dioda TVS pada terminal input sinyal dengan tegangan penjepit Kurang dari atau sama dengan 6V untuk melindungi sirkuit hilir secara efektif;
Optimalkan kabel PCB, tingkatkan cakupan foil tembaga di permukaan tanah, dan kurangi sambungan energi ESD.
Terakhir, perangkat tersebut lulus uji ESD IEC 61000-4-2.
