一、産業用 EMC 試験規格と主要要件
産業機器の EMC テストは、国際電気標準会議 (IEC)、欧州規格 (EN)、中国国家規格 (GB) の 3 つのレベル システムに準拠する必要があります。-主要なテスト項目には次のものが含まれます。
放射妨害波 (RE): 試験周波数は 30MHz ～ 1GHz であり、機器は電波暗室内のアンテナを通じて 40dB μ V/m 以下 (距離 10m) の電磁界強度を受信する必要があります。クロック信号と壊れたコード LCD の高調波が主な放射源であり、設計が最適化されていない場合、基準を超える傾向があります。
伝導妨害 (CE): テスト周波数は 150kHz ～ 30MHz で、電力線の妨害電圧は線路インピーダンス安定化ネットワーク (LISN) を通じて測定されます。切断された LCD の電源モジュールがフィルタリング設計を採用していない場合、高周波ノイズが電力線を通じて電力網に伝わり、他のデバイスに影響を与える可能性があります。-
静電放電 (ESD): IEC 61000-4-2 規格に従って、± 8kV の接触放電と ± 15kV の空中放電を機器のケーシングとインターフェイスに適用します。断線した LCD のタッチパネルやインターフェースに保護がされていない場合、ESD により表示異常や回路損傷が発生する可能性があります。
サージ耐性 (SURGE): 落雷や高電流スイッチング衝撃をシミュレートして、サージ電圧に耐える機器の能力をテストします。産業環境では、壊れたコード LCD は少なくとも ± 2kV のサージ衝撃に耐える必要があります。
2、コードが壊れたLCDのEMC干渉源の分析
コード破損した LCD の EMC 問題は、主に次の側面から発生します。
クロック信号の高調波: 壊れたコード LCD の駆動回路は通常、高周波クロック (15MHz など) を使用し、フーリエ級数展開後に複数の高調波 (150MHz や 300MHz など) を生成します。-クロック信号がフィルタリングまたはシールドされていない場合、高調波が PCB 配線またはコネクタを通じて空間に放射され、RE が規格を超える可能性があります。
電源ノイズ: 切断されたLCDの電源モジュールがπ-タイプのフィルタまたはコモンモードインダクタを使用していない場合、スイッチング電源の高周波ノイズ(100kHz～1MHzなど)が電力線を通じて電力網に伝導し、CE問題を引き起こす可能性があります。
インターフェイス結合: 切断された LCD の信号インターフェイス (SPI、I2C など) が光電子絶縁または磁気絶縁を使用していない場合、外部干渉が信号線を通じてドライバー回路に結合し、異常な表示が発生する可能性があります。
PCB レイアウトの欠陥: 高速信号線（クロック ラインなど）が差動配線されていない場合、またはデジタル グランドとアナログ グランドが磁気ビーズによって絶縁されていない場合、グランド ループ干渉が形成され、ESD 耐性が低下する可能性があります。{0}}
3、コードが壊れたLCDのEMC保護技術システム
前述の干渉源に対応するには、材料の選択、構造設計、回路の最適化の3つの側面から、コードが壊れたLCDの保護システムを構築する必要があります。
1. 材料と構造の最適化
導電性コーティング: ディスプレイ画面の表面に ITO 導電層をスプレーして、表面抵抗を 10 ⁶ ～ 10 ⁹ Ω/sq の範囲内に制御します。これにより、静電気を迅速に放電し、ESD 耐性を ± 8kV まで向上させることができます。
シールド カバーの設計: ドライバ IC やクロック回路などの PCB の主要な領域に銅箔シールド カバーを追加し、ビアを介してグランドに接続して、近傍界結合を低減します。{0}}ある産業用圧力トランスミッターは、この設計により 300MHz の周波数ポイントでの放射強度を 15dB 低減します。
ケーブルシールド: 信号線と電力線にはツイストペアシールド線が使用されており、コモンモード放射を低減するためにシールド層がコネクタハウジングまで 360 度終端されています。ある産業用サーボドライブは、この改善により伝導妨害を 10dB 低減しました。
2. 回路最適化設計
電源フィルタリング: 差動ノイズとコモンモードノイズを抑制するために、100μH～1mHの範囲のインダクタンス値と0.1μF～10μFの範囲の静電容量値を持つπ-タイプのフィルタを電源入力端子に追加します。ある産業用センサーは、この設計により電源端の妨害電圧を制限値以下に低減しています。
信号フィルタリング: 高周波ノイズを低減するために、カットオフ周波数を信号帯域幅の 1.5 倍に設定した RC ローパス フィルタをアナログ信号入力に追加します。-特定の医療機器はこの技術を使用して信号線放射を 8dB 低減します。
クロック信号処理: クロック信号の立ち上がりエッジ時間を延長し、高周波高調波振幅を低減します。-または、クロック周波数を下げ（15MHz から 8MHz など）、高調波周波数ポイントをテスト周波数帯域の外側に移動します。ある一枚のパネルは、周波数低減設計により150MHzの放射値を1/20に低減します。
3. 接地とレイアウトの最適化
一点接地: 低周波回路({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.
多層 PCB 設計: 4 層 PCB では、独立した層と電源層が設定され、電磁結合を低減するためにビアを介して層間接続が実現されます。特定の鉄道輸送機器は、このレイアウトにより放射線放射を 12dB 削減します。
敏感なモジュール絶縁: アナログ回路、デジタル回路、電源回路のレイアウトをゾーンに分割し、ゾーン間に絶縁ストリップを設定して信号の相互干渉を低減します。あるスマートメーターはこの設計によりESD故障率を90%削減しました。
4、業界の慣行と事例分析
ケース 1: 産業用圧力伝送器からの過剰な放射線放出の調整
ある産業用圧力発信器において、周波数300MHz点で規格を10dB超えていたため、以下の対策により改善しました。
PCB にシールド カバーを追加して ADC および MCU モジュールをカバーし、シールド効率を 15dB 高めます。
電源線と信号線をツイストペアシールド線に変更します。シールド層を接地した後、放射強度は 8dB 減少します。
PCB 配線を最適化し、高周波信号線の長さを短縮し、ディファレンシャル モード放射を 5dB 削減します。-
最終的に、デバイスは IEC 61000-4-3 放射線放出テストに合格しました。
ケース 2: 産業用センサーの不十分な ESD 耐性の修正
ある産業用センサーで±8kVの接触放電試験中に機能異常が発生しました。是正措置には次のものが含まれます。
シェルの縫い目に導電性ゴムパッドを追加して、シールド効果を50dBに高めます。
6V 以下のクランプ電圧で信号入力端子に TVS ダイオード アレイを追加して、下流の回路を効果的に保護します。
PCB 配線を最適化し、グランドレベルの銅箔の被覆率を高め、ESD エネルギー結合を低減します。
最終的に、デバイスは IEC 61000-4-2 ESD テストに合格しました。
