一, Normes de test CEM industrielle et exigences de base
Les tests CEM des équipements industriels doivent être conformes au système à trois -niveaux de la Commission électrotechnique internationale (CEI), aux normes européennes (EN) et aux normes nationales chinoises (GB). Les éléments de test de base comprennent :
Émission rayonnée (RE) : La fréquence de test couvre 30 MHz à 1 GHz et l'équipement doit recevoir une intensité de champ électromagnétique inférieure ou égale à 40 dB μ V/m (distance de 10 m) via une antenne dans une chambre anéchoïque. Le signal d'horloge et ses harmoniques de l'écran LCD à code cassé sont les principales sources de rayonnement, et si leur conception n'est pas optimisée, elles ont tendance à dépasser la norme.
Interférence conduite (CE) : la fréquence de test est comprise entre 150 kHz et 30 MHz, et la tension parasite sur la ligne électrique est mesurée via un réseau de stabilisation d'impédance de ligne (LISN). Si le module d'alimentation de l'écran LCD déconnecté n'adopte pas une conception de filtrage, du bruit à haute fréquence - peut être transmis au réseau électrique via la ligne électrique, affectant d'autres appareils.
Décharge électrostatique (ESD) : Conformément à la norme CEI 61000-4-2, appliquez une décharge de contact de ± 8 kV et une décharge dans l'air de ± 15 kV au boîtier et à l'interface de l'équipement. Si l'écran tactile ou l'interface de l'écran LCD déconnecté manque de protection, les décharges électrostatiques peuvent provoquer des anomalies d'affichage ou endommager le circuit.
Immunité aux surtensions (SURGE) : simulez des coups de foudre ou des impacts de commutation à courant élevé pour tester la capacité de l'équipement à résister aux surtensions. Dans les environnements industriels, un écran LCD à code cassé doit résister à une surtension d'au moins ± 2 kV.
2, analyse des sources d'interférences CEM dans l'écran LCD avec code cassé
Le problème CEM des codes LCD cassés provient principalement des aspects suivants :
Harmoniques du signal d'horloge : le circuit de commande d'un écran LCD à code cassé utilise généralement une horloge à haute fréquence - (telle que 15 MHz), qui génère plusieurs harmoniques (telles que 150 MHz et 300 MHz) après l'expansion de la série de Fourier. Si le signal d'horloge n'est pas filtré ou blindé, les harmoniques peuvent rayonner dans l'espace à travers le câblage ou les connecteurs du PCB, provoquant un dépassement de la norme par RE.
Bruit de l'alimentation : si le module d'alimentation de l'écran LCD déconnecté n'utilise pas de filtre de type π - ou d'inductance de mode commun, le bruit haute -fréquence de l'alimentation à découpage (comme 100 kHz à 1 MHz) peut être conduit vers le réseau électrique via la ligne électrique, provoquant des problèmes CE.
Couplage d'interface : si l'interface de signal de l'écran LCD déconnecté (comme SPI, I2C) n'utilise pas d'isolation optoélectronique ou magnétique, des interférences externes peuvent se coupler au circuit pilote via la ligne de signal, entraînant un affichage anormal.
Défauts de disposition du PCB : si les lignes de signaux à grande vitesse (telles que les lignes d'horloge) ne sont pas acheminées de manière différentielle, ou si la masse numérique et la masse analogique ne sont pas isolées par des billes magnétiques, cela peut former des interférences de boucle de masse et réduire l'immunité ESD.
3, système de technologie de protection EMC pour LCD avec code cassé
En réponse aux sources d'interférences susmentionnées, un système de protection pour l'écran LCD présentant des codes cassés doit être construit sous trois aspects : sélection des matériaux, conception structurelle et optimisation des circuits.
1. Optimisation des matériaux et de la structure
Revêtement conducteur : vaporisez une couche conductrice ITO sur la surface de l'écran d'affichage pour contrôler la résistance de surface dans la plage de 10 ⁶ -10 ⁹ Ω/sq, ce qui peut rapidement décharger l'électricité statique et améliorer l'immunité ESD à ± 8 kV.
Conception du capot de blindage : ajoutez des capots de blindage en feuille de cuivre dans les zones clés du PCB, telles que les circuits intégrés de commande et les circuits d'horloge, et connectez-les à la terre via des vias pour réduire le couplage en champ proche. Un certain transmetteur de pression industriel réduit l'intensité du rayonnement au point de fréquence de 300 MHz de 15 dB grâce à cette conception.
Blindage des câbles : les lignes de signal et d'alimentation utilisent des fils blindés à paires torsadées, la couche de blindage se terminant à 360 degrés par rapport au boîtier du connecteur pour réduire le rayonnement en mode commun. Un certain servomoteur industriel a réduit les interférences conduites de 10 dB grâce à cette amélioration.
2. Conception d'optimisation de circuit
Filtrage de puissance : ajoutez un filtre de type π - à la borne d'entrée d'alimentation, avec des valeurs d'inductance allant de 100 μ H à 1 mH et des valeurs de capacité allant de 0,1 μ F à 10 μ F, pour supprimer le bruit différentiel et en mode commun. Grâce à cette conception, un certain capteur industriel réduit la tension perturbatrice au niveau de l'alimentation électrique en dessous de la valeur limite.
Filtrage du signal : ajoutez un filtre passe-bas -RC à l'entrée du signal analogique, avec une fréquence de coupure réglée à 1,5 fois la bande passante du signal, pour réduire le bruit à haute-fréquence. Un certain dispositif médical utilise cette technologie pour réduire le rayonnement de la ligne de signal de 8 dB.
Traitement du signal d'horloge : prolongez le temps de front montant du signal d'horloge et réduisez son amplitude harmonique à haute -fréquence ; Ou réduisez la fréquence d'horloge (par exemple de 15 MHz à 8 MHz) et déplacez les points de fréquence harmonique en dehors de la bande de fréquence de test. Un certain panneau unique réduit la valeur de rayonnement de 150 MHz à 1/20 grâce à une conception de réduction de fréquence.
3. Mise à la terre et optimisation de la disposition
Mise à la terre d'un seul point : dans les circuits basse-fréquence (<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.
Conception de PCB multicouche : dans un PCB à quatre couches, des couches indépendantes et des couches de puissance sont configurées, et les connexions intercouches sont réalisées via des vias pour réduire le couplage électromagnétique. Un certain équipement de transport ferroviaire réduit les émissions de rayonnement de 12 dB grâce à cette disposition.
Isolation sensible des modules : divisez la disposition des circuits analogiques, des circuits numériques et des circuits de puissance en zones, et définissez des bandes d'isolation entre les zones pour réduire les interférences croisées des signaux. Un certain compteur intelligent a réduit le taux de défaillance ESD de 90 % grâce à cette conception.
4, Pratique de l'industrie et analyse de cas
Cas 1 : Rectification des émissions excessives de rayonnement des transmetteurs de pression industriels
Un certain transmetteur de pression industriel dépassait la norme de 10 dB à la fréquence de 300 MHz et a été corrigé par les mesures suivantes :
Ajoutez un couvercle de blindage sur le PCB pour couvrir les modules ADC et MCU, augmentant ainsi l'efficacité du blindage de 15 dB ;
Remplacez les lignes d'alimentation et de signal par des fils blindés à paires torsadées. Après la mise à la terre de la couche de protection, l'intensité du rayonnement diminue de 8 dB ;
Optimisez le câblage des PCB, raccourcissez la longueur de la ligne de signal-haute fréquence et réduisez le rayonnement en mode différentiel de 5 dB.
Enfin, l'appareil a réussi le test d'émission de rayonnement CEI 61000-4-3.
Cas 2 : Correction d'une immunité ESD insuffisante des capteurs industriels
Un certain capteur industriel a rencontré des anomalies fonctionnelles lors d'un test de décharge par contact de ± 8 kV. Les mesures correctives comprennent :
Ajoutez des coussinets en caoutchouc conducteur au niveau des coutures de la coque pour augmenter l'efficacité du blindage à 50 dB ;
Ajoutez un réseau de diodes TVS à la borne d'entrée du signal avec une tension de serrage inférieure ou égale à 6 V pour protéger efficacement le circuit en aval ;
Optimisez le câblage des PCB, augmentez la couverture de la feuille de cuivre au niveau du sol et réduisez le couplage énergétique ESD.
Enfin, l'appareil a réussi le test ESD CEI 61000-4-2.
