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醫(yī)用電氣設(shè)備電磁兼容設(shè)計

醫(yī)用電氣設(shè)備電磁兼容設(shè)計電磁兼容設(shè)計基本原理EMC設(shè)計中的主要原則提高產(chǎn)品抗擾度的主要措施和方法電磁兼容設(shè)計常見錯誤電磁兼容設(shè)計和整改案例EMC常見不合格項目問題定位與整改EMC與電氣安全的關(guān)系醫(yī)用電氣設(shè)備檢測常見問題及整改措施醫(yī)用電氣設(shè)備電磁兼容檢測項目醫(yī)用電氣設(shè)備電磁兼容標準的發(fā)布和實施,從某種意義上說,主要是針對生產(chǎn)廠商的,是產(chǎn)品技術(shù)要求的提升,是給產(chǎn)品設(shè)計人員提出的一個嶄新的課題。企業(yè)無疑是實施這個標準的“主角”。很多設(shè)計人員比較重視產(chǎn)品的功能和功能性指標,卻忽視了電磁兼容性設(shè)計問題。在之前的檢測結(jié)果表明,許多企業(yè)沒有系統(tǒng)地進行產(chǎn)品的電磁兼容設(shè)計,檢測通不過才忙于整改,“頭疼醫(yī)頭,腳疼醫(yī)腳”,事倍功半,無法從根本上系統(tǒng)地、全面地提高產(chǎn)品的電磁兼容性質(zhì)量水平。

醫(yī)用電氣設(shè)備EMC問題及設(shè)計我們必須建立這樣一種觀念,電磁兼容設(shè)計應(yīng)該貫穿于產(chǎn)品開發(fā)的全過程。從產(chǎn)品的策劃開始,就要考慮電磁兼容問題!下面的曲線說明了在不同開發(fā)階段介入電磁兼容設(shè)計,對產(chǎn)品開發(fā)成本以及將來整改的影響。一般而言,80%~90%電磁兼容問題可以在設(shè)計階段解決,因為這時可采取的措施數(shù)理論上是無限多,花費也很少。隨著樣機試制到小批量生產(chǎn),由于受到結(jié)構(gòu)、尺寸、材料、電路、布線、時間、經(jīng)費等等限制,可采取的措施數(shù)量急劇減少,而花費卻大幅增加。

醫(yī)用電氣設(shè)備EMC問題及設(shè)計

醫(yī)用電氣設(shè)備EMC問題及設(shè)計第一節(jié)電磁兼容設(shè)計基本原理

產(chǎn)品電磁兼容設(shè)計的目的主要是控制電磁干擾的發(fā)生。電磁干擾產(chǎn)生的三個要素,即騷擾源、傳播途徑和敏感設(shè)備。xxxx電磁干擾三要素示意圖電磁騷擾源電磁騷擾源分為自然騷擾源和人為騷擾源兩大類。自然騷擾源有如大氣的雷電,下降的冰雪等,頻率在100KHz以下,寬頻帶、高電平、大電流。人為的騷擾源又分預(yù)期的和非預(yù)期的。預(yù)期的騷擾源如無線電雷達、導航系統(tǒng)、廣播電視系統(tǒng)、一般多為窄帶干擾,帶寛在幾十Hz到幾個GHz。非預(yù)期的騷擾源是在正常工作時對外界產(chǎn)生的電磁騷擾,如瞬態(tài)開關(guān)、換向裝置、電暈放電、高頻電刀、CT、X射線機等。只有知道騷擾源的特性才能討論抑制措施,使其得到有效控制。但是,有了騷擾源未必就會發(fā)生電磁干擾。電磁騷擾只有通過某種媒介的傳播,才能到達敏感設(shè)備并造成干擾。xxxx磁場天線的差模電流輻射平行雙線環(huán)路在遠場時的電場強度頻率越高,輻射越強,盡量減小有用信號的高次諧波成分。信息技術(shù)設(shè)備的工作信號是數(shù)字脈沖信號,具有很寬的頻帶,從電磁兼容角度應(yīng)該考慮的最高頻率為時鐘頻率的10倍或者為1/πtr,tr為脈沖的上升沿時間,即脈沖的前沿越陡峭或脈沖的重復(fù)頻率越高,則脈沖包含的高頻能量越大。分布電容和分布電感任何二金屬間都存在分布電容和電感:+Q-QVE分布參數(shù)是固有的特性參數(shù),只與二金屬的物理尺寸、相對位置有關(guān);分布參數(shù)是造成EMC問題的主要原因;實際設(shè)備中,各種元器件、傳輸線、機箱間的分布參數(shù)很難計算和測量,因此EMC分析有一定難度。電場天線的共模電流輻射任何二點間有電位差就是共模源,如果二點有引線出去就是共模天線。當頻率達到MHz級時nH的分布電感和pF級的分布電容都將對共模輻射產(chǎn)生重要影響。設(shè)備的共模天線的一極往往是印刷板的地和機箱,另一極是連接電纜中的地線;由于線間電容之間的耦合,整條電纜上都污染上了共模電流。連接電纜上的共模電流輻射往往是造成設(shè)備輻射超標的主要原因,機箱無法屏蔽。共模電流輻射的判斷產(chǎn)生共模電流輻射的條件共模源--由差模源(有用信號源)驅(qū)動產(chǎn)生基本驅(qū)動模式:*電流驅(qū)動模式*電壓驅(qū)動模式共模天線--不對稱振子天線*設(shè)備的外部連接線*設(shè)備內(nèi)部印刷板的地線、電源面、機殼、散熱片、金屬支撐架等等耦合方式電磁騷擾的傳播方式有輻射耦合和傳導耦合兩種。輻射耦合的形成是由于有些設(shè)備沒有屏蔽外殼或者金屬外殼有開口部分;或者設(shè)備的外殼接地不良;或者通過連接的線纜、連接器向外輻射;有些振蕩器、整流器、變換器和數(shù)字無線電系統(tǒng)處于工作狀態(tài)時,通過某些導體或線纜形成天線向外輻射。而分布電容耦合和線路電感耦合是這種耦合的兩種基本方式(見圖)xxxx傳導耦合主要是通過電源線、接地公共阻抗線進行傳導發(fā)射,只要兩個電路有直接連接就會發(fā)生傳導耦合,耦合到電子設(shè)備中去。xxxx

線路阻抗引起的傳導騷擾接地阻抗引起的傳導騷擾

傳導耦合干擾的產(chǎn)生然而,有騷擾源和傳播途徑,也未必一定會導致發(fā)生干擾的結(jié)果。干擾的發(fā)生有一定的隨機性,也就是說,三個要素必須同時存在,并且相互作用才有可能發(fā)生干擾。不但與電磁騷擾的大小、頻率、相位、時間、方位等因素有關(guān)系,還和被干擾的設(shè)備工作原理、運行模式、敏感特性、相互間距等有關(guān)。根據(jù)這一原理,我們可通過抑制電磁騷擾、阻斷其傳播途徑和提高敏感設(shè)備抗擾度的方法達到避免電磁干擾的目的。xxxx抑制電磁騷擾的方法抑制電磁騷擾首先是找出騷擾源及其傳播途徑,并有針對性地采取措施,達到抑制電磁騷擾發(fā)射的目的。有時,簡單地改變一下騷擾源和敏感設(shè)備的方位距離就能避免干擾。然而,從產(chǎn)品設(shè)計角度出發(fā),還是要未雨綢繆,做一個系統(tǒng)的EMC設(shè)計。EMC設(shè)計中,抑制電磁騷擾的基本方法是接地、濾波和屏蔽,被稱為抑制電磁騷擾的“三大法寶”。事實上,這“三大法寶”經(jīng)常不是孤立應(yīng)用的。xxxx一、接地EMC設(shè)計中,接地是最基本的要求,也是非常有效的方法。接地不良,濾波和屏蔽都不能起到很好的效果。而且,錯誤的接地,非但不能抑制電磁騷擾,相反還會增大騷擾。所以,在EMC設(shè)計中,接地設(shè)計應(yīng)引起設(shè)計人員的高度重視。通常所謂接“大地”,實際上是指“電氣大地”,這個“地”是指在電氣意義上實際擁有吸收無限電荷的能力,而其電位并不改變。因此,這個“大地”可以看作是電阻非常低和電容量非常大的物體。在電氣意義上,“接地”指的是與“電氣大地”相接觸。要與大地相接觸,不可能不介入一些電阻,這種電阻叫做接地電阻。既然有電阻,就不可能做到“零”電位。EMC設(shè)計時,只能盡量做到較小的接地電阻。xxxx接地概述

設(shè)備中各級電路電流的傳輸、信息的轉(zhuǎn)換都要求電壓穩(wěn)定,避免外界電磁場干擾,需要有一個參考的等電位面,因此必須接地。而這個“地”就不一定是地球的“大地”,只是一個等位面,例如,這個“地”可能是電氣設(shè)備的機殼、底座、印刷電路板上的地線條或建筑物內(nèi)的地母線。設(shè)備接地可以防止騷擾和抑制噪聲,保證電氣設(shè)備穩(wěn)定可靠地工作,同時也是為了安全。xxxx1、接地的分類設(shè)備接地按其不同作用,可分為多種接地:信號接地、功率接地、安全接地和屏蔽接地等。(1)信號接地在電氣設(shè)備中,為了在電路中傳輸信息、轉(zhuǎn)換能量、放大信號、輸出指示,使其準確性高、穩(wěn)定性好,就必須使信號電路的某一電位為基準電位。特別當電氣設(shè)備中電路級數(shù)較多時,就更需要一個統(tǒng)一的基準電位,以便衡量信息的有無,放大倍數(shù)的高低等,這種接地即為信號接地。它是一種功能性接地方法。xxxx功率接地(2)功率接地

在電氣設(shè)備中,有交直流電源引進,故各種頻率的騷擾電壓就會通過交直流電源線引進,從而會干擾低電平的信號電路工作;有的電路由于內(nèi)部過電壓也產(chǎn)生騷擾信號,故需裝設(shè)濾波器,濾波器必須接地,以便把騷擾信號泄入地中。也就是說通過接地,可以把交直流電源傳導來的騷擾信號或耦合過來的信號消除。這種強功率電路的接地叫功率接地。一般把這種接地與信號接地分開,是為了避免功率地中的高頻信號通過信號地線耦合到信號回路中去。xxxx屏蔽接地與安全接地(3)屏蔽接地在電氣設(shè)備中,為了防止外來電磁場的騷擾,防止電氣回路之間直接電磁耦合而產(chǎn)生相互干擾,需將電氣設(shè)備的屏蔽殼,設(shè)備內(nèi)外的屏蔽線進行接地,這種接地稱屏蔽接地。它是一種防干擾接地方法。(4)安全接地眾所周知,為了人身及設(shè)備安全,I類醫(yī)用電氣設(shè)備的金屬外殼均須接地,這種接地稱安全接地。xxxx2、接地的應(yīng)用接地方法也有好幾種,如:浮動地,單點接地,多點接地,混合接地等。需要根據(jù)電路的結(jié)構(gòu)、布局綜合判斷選擇。xxxx(1)浮動地浮動地(也稱浮地)是將電路或設(shè)備與公共地或可能引起環(huán)流的公共導線隔開。這種接地方式的缺點是設(shè)備不與大地直接相連,容易出現(xiàn)靜電積累現(xiàn)象,電荷積累到一定程度以后,會在設(shè)備和大地之間發(fā)生靜電擊穿現(xiàn)象,產(chǎn)生放電電流。這種放電現(xiàn)象是一種強干擾源。作為折中的的辦法是在采用浮地的設(shè)備與大地之間,接入一個電阻值很大的泄放電阻,以消除靜電積累的影響。xxxx通過變壓器浮地的電路(2)單點接地單點接地是指在一個電路系統(tǒng)中,只有一個物理點被定義為接地參考點。其他各個需要接地的點都直接接到這一點上。如果系統(tǒng)包含多個機柜,則每個機柜的地都是獨立的,而在每個機柜內(nèi)部,對于每個接地系統(tǒng)則是采用單點接地的方式。然后,把整個系統(tǒng)中的各個機柜地連接到一個唯一的參考點上。xxxx并聯(lián)式單點接地示意圖單點接地另外還有一種串聯(lián)式單點接地的方式,如圖所示。從EMC設(shè)計角度來看,這不是一種好的接地方式,因為接地連線總會有高頻阻抗,使得各個接地點之間產(chǎn)生電位差。但是這種接線省工省料,要求不高時可以采用。xxxx串聯(lián)式單點接地示意圖單點接地如果系統(tǒng)中的工作頻率很高,以致工作波長λ=c/f小到與系統(tǒng)的接地平面的尺寸或接地引線的長度可以比擬時,就不能再用單點接地方式了。因為,當?shù)鼐€的長度接近于λ/4時,它更像一根終端短路的傳輸線,而不能起著“地”的作用。在這種情況下雖然還可采用單點接地方式,但這種接地效果已經(jīng)不理想了。基于這個原因就產(chǎn)生了多點接地的概念。xxxx(3)多點接地多點接地是指一個電路系統(tǒng)中各個接地點都直接接到距它最近的接地平面上,以使接地引線的長度為最短。這里說的接地平面,可以是設(shè)備的底板,也可以是貫通整個系統(tǒng)的地導線,在比較大的系統(tǒng)中,還可以是設(shè)備的結(jié)構(gòu)框架等等。此外,如果可能,還可以用一個大型導電物體作為整個系統(tǒng)的公共地。xxxx多點接地示意圖多點接地多點接地的優(yōu)點是電路構(gòu)成比單點接地簡單,接地線上可能出現(xiàn)的高頻駐波現(xiàn)象顯著減小。但是,采用多點接地以后,設(shè)備內(nèi)部就存在許多地線回路,因此,提高接地系統(tǒng)的質(zhì)量就變得十分重要了。此外,由于接地點增加,還應(yīng)經(jīng)常維護,以免由于腐蝕、震動、溫度變化等因素使接地系統(tǒng)中出現(xiàn)高阻抗。xxxx(4)混合接地由于多點接地系統(tǒng)中存在著各種地線回路,它們對于設(shè)備內(nèi)較低的頻率會產(chǎn)生不良的影響。如果出現(xiàn)這種情況,可以采用混合接地概念。所謂混合接地,就是將那些只需高頻接地的點,利用旁路電容和接地平面連接起來。不過,使用中應(yīng)盡量防止出現(xiàn)旁路電容和引線電感構(gòu)成的諧振現(xiàn)象。xxxx混合接地示意圖接地線長度選擇接地線究竟多長才合適?這個問題,很難給出一個確定的答案。當然接地線長度必須小于λ/4,但小多少則還要看通過該接地線電流大小,以及允許在每一接地線上產(chǎn)生多大的電壓降。如果,一個電路對該電壓降很敏感,則接地線長度應(yīng)不大于0.05λ或更小。如果電路只是一般的敏感,則接地線可以長到0.15λ。也有人建議以頻率高低劃分,低于1MHz,采用單點接地,超過20MHz,采用多點接地。1MHz至20MHz之間,則只要接地線可能長于0.05λ,就應(yīng)采用多點接地。

xxxx3、接地的搭接搭接是在兩個金屬點(或面)之間建立導電通路。搭接后的兩個金屬成為等電位面,這樣就可以實現(xiàn)電路與機殼或者電路與接地板之間的連接。搭接有兩種方式:(1)直接搭接即直接將要連接的兩個金屬面保持電氣接觸。(2)間接搭接利用搭接片(中間導體)使兩個金屬面保持電氣接觸。常用的搭接方法有焊接、鉚接和螺釘連接。無論哪種連接,搭接良好是關(guān)鍵。xxxx接地搭接圖是濾波接地不良的例子。由于安裝濾波器時搭接不良,形成對地的高阻抗,不能為高頻騷擾提供低阻抗通路,使騷擾電流通過濾波電容進入原本應(yīng)當受保護的電路。xxxx不良搭接影響濾波效果示意圖二、濾波EMC設(shè)計中,濾波是最簡單也是最常用的方法之一。濾波可以抑制傳導騷擾。根據(jù)設(shè)備中需要濾波的部位不同,可以采用濾波器和濾波元件。醫(yī)用電氣設(shè)備的電源線、各種控制線、數(shù)據(jù)線等,這些線都能傳導電磁波。因此,為了控制通過線纜傳導電磁騷擾,應(yīng)該安裝一定形式的濾波器,以保證靈敏電子部件能正常運行,或防止騷擾源向外傳導騷擾信號。機箱內(nèi)部的電路板、線纜有時由于空間狹小,一般采用濾波元件進行濾波處理。常用的濾波元件有電容、電感、磁環(huán)、磁珠等。xxxx電源濾波器特性以電源線濾波為例來講述濾波器的特性,如圖所示。單相電源線供給負載,其中外來一個某頻率的騷擾電勢ES,騷擾源的阻抗ZS,騷擾電流IS,騷擾電壓ES1經(jīng)過濾波器后其剩余的某一頻率電壓EL,負載阻抗為ZL,負載電流IL。xxxx單相電源濾波濾波器的插入損耗經(jīng)過濾波器后某一頻率騷擾電壓受到了衰減,其衰減值按下式計算:

式中,IL—某一頻率的插入損耗;EL2—接入濾波器前負載ZL上呈現(xiàn)的騷擾電壓,V;EL1—接入濾波器后負載ZL上呈現(xiàn)的騷擾電壓,V。

此式是認為源的阻抗ZS與負載阻抗ZL相等的情況下得出來的。xxxx濾波器的選擇在進行電磁兼容設(shè)計時,必須考慮濾波器下列特性:頻率特性、阻抗特性、額定電壓及電壓損耗、額定電流、漏電電流、絕緣電阻、溫度、可靠性、外形尺寸。在電磁兼容設(shè)計中經(jīng)常采用的是無源集中參數(shù)元件濾波器和同軸吸收濾波器。前者主要采用的元件為電感線圈和電容器,組成電容式、電感式、π型、T型、L型等型式的濾波器。大部分是用來抑制低頻、中頻電磁騷擾。抑制的頻率一般高達300MHz,對更高的頻率則由于電路分布參數(shù)的增加,濾波效果不佳。在抑制低頻騷擾時,有體積龐大等缺點。后者結(jié)構(gòu)是在電源進出線所穿的鋼管中填充吸收介質(zhì)如鐵氧體材料,或者在電源線上穿上磁珠、磁管等。這種濾波器抑制高頻電磁騷擾的效果很好,抑制頻率可達300MHz~1GHz,還可與其它濾波器同時串聯(lián),組成抑制寬頻段的各種用途的濾波器。市場上有普通型,帶屏蔽層的,高性能的很多品種供選擇(見圖)xxxx濾波器的種類xxxx用于電力系統(tǒng)用于檢測設(shè)備用于通訊系統(tǒng)用于數(shù)字系統(tǒng)用于醫(yī)療儀器用于電源系統(tǒng)xxxx用于家電系統(tǒng)用于UPS系統(tǒng)用于變頻系統(tǒng)市場上出售的各類用途濾波器濾波元器件電路板上通常使用的濾波元件是電容和電感,線纜上常見的濾波元件是磁珠和磁環(huán)。大家知道電容具有隔直作用,低頻時容抗很大,相當于斷路;高頻時容抗變小,相當于短路。利用電容的這一特性,常常用在電路線路中起去耦、濾波、旁路和穩(wěn)壓作用。但是電容在自諧振頻率上的寄生電感限制了它的濾波作用。電感與電容相反,頻率越高感抗越大,對于10mH的電感,10kHz時的感抗僅為628歐,而100MHz時感抗約為6.28兆歐,看起來像開路。大家知道,電感兩端的電流不能突變,這一特性對抑制線路上的騷擾很有利。由于電感線間寄生電容的限制,其抑制騷擾的上限頻率與電容一樣受到限制。當電感不能用于高頻時,可以使用磁珠和磁環(huán)。磁珠和磁環(huán)屬于非導電陶瓷,由鐵的氧化物、鈷、鎳、鋅及稀土元素組成。這種材料具有很高的高頻磁導率和高頻阻抗,適合用于高頻場合,當所抑制的高頻噪聲超過1MHz時,效果相當明顯。磁珠和磁環(huán)最適合用來吸收由開關(guān)瞬態(tài)電路中的寄生響應(yīng)而產(chǎn)生的高頻振蕩,也可以用來抑制輸入輸出接口線路的高頻噪聲。單只提供的衰減不夠時,還可以串聯(lián)多個,使用靈活方便,適用面較廣。需要注意的是避免直流電流過大時磁飽和。xxxx三、屏蔽EMC設(shè)計中,除了通過接地、濾波方法抑制電磁騷擾外,通常采用屏蔽的方法抑制輻射騷擾。

電磁兼容設(shè)計中,設(shè)備布置防護間距不夠時,需要利用低電阻金屬材料或磁性材料制成的六面封閉體,把防護間距不夠的設(shè)備隔離起來,以減少或防止靜電的或電磁的騷擾,這種措施稱為屏蔽。xxxx1、屏蔽的分類(1)靜電屏蔽靜電屏蔽是防止靜電場的影響,它的作用是消除兩個電路之間由于分布電容耦合產(chǎn)生的騷擾。屏蔽物是利用低電阻金屬材料做成,屏蔽使內(nèi)外電力線互不騷擾。其屏蔽原理是導體周圍的空間存在靜電場,導體的表面為等電位,而導體的內(nèi)部空間不出現(xiàn)電力線。靜電屏蔽必須接地

。(2)電磁屏蔽電磁屏蔽主要用來防止高頻電磁場的影響,電磁屏蔽體是采用低電阻的金屬材料制成,通過各種屏蔽材料反射及吸收外來電磁能量來防止外來輻射騷擾,或?qū)⒃O(shè)備輻射的電磁能量限制在一定區(qū)域內(nèi),不對外界形成干擾。一般所謂屏蔽,多數(shù)都是指的電磁屏蔽,如果將屏蔽金屬接地,則既起到靜電屏蔽的作用,又可起到電磁屏蔽作用。(3)磁屏蔽磁屏蔽主要是防止低頻磁場的騷擾,采用高導磁率、高飽和的磁性材料以吸收損耗為主進行屏蔽,材料要求有一定厚度,而且盡量不要斷開磁路,要求磁阻小。

增加自制濾波器、分類、元件選用xxxx2、屏蔽方式的選擇對于一般醫(yī)用電氣設(shè)備的外殼屏蔽的選擇,主要是根據(jù)設(shè)備需要的屏蔽效能高低,并結(jié)合具體結(jié)構(gòu)形式來確定采用的屏蔽方式。屏蔽要求不高,可以采用導電塑料的機殼來屏蔽,或在工程塑料機殼上涂覆導電層構(gòu)成薄膜屏蔽;若屏蔽要求高,則采用金屬板作單層屏蔽,對某些電路板上的騷擾源,還可以通過緊貼騷擾源采用金屬薄板或金屬箔屏蔽,與機殼一起形成雙層屏蔽。xxxx屏蔽的性能指標屏蔽的性能指標主要有:頻率特性、屏蔽腔體尺寸、屏蔽的功能、屏蔽開孔大小及屏蔽效能。如果是屏蔽室,設(shè)計時還要考慮屏蔽門窗的大小及屏蔽方式,進入室內(nèi)的各種管線及其濾波要求和指標,屏蔽室接地電阻的大小及接地方式,屏蔽室施工方式是焊接式還是拼裝式等。屏蔽的要求往往與設(shè)備功能要求相矛盾。譬如通風散熱的孔洞,制作工藝留下的縫隙等等,都會降低屏蔽效能。進行屏蔽設(shè)計時,要綜合考慮屏蔽的結(jié)構(gòu)。進出管線開口的位置、大小以及是否需要屏蔽。解決的辦法是讓孔隙的尺寸滿足最小波長的要求(對縫隙長度要求小于1/10波長,孔洞尺寸小于1/5波長)。對于開口較大的通風口加蓋金屬網(wǎng)屏蔽,機箱蓋板縫隙要裝導電性填料或金屬密封墊片(見圖4-2-9)。電纜的屏蔽一般采用金屬網(wǎng)裹住導線的方式,一定要注意屏蔽電纜與金屬外殼的搭接。搭接必須保證屏蔽電纜的金屬網(wǎng)的一周均與外殼良好的電氣接觸,并且接口處還要接地。xxxx屏蔽材料xxxx各類用于屏蔽縫隙的導電性填料其它抑制電磁騷擾的方法1)一般在印刷板布線時應(yīng)先確定元器件在板上的位置,然后布置地線、電源線,再安排高速信號線,最后再考慮低速信號線。元器件的位置應(yīng)按電源電壓、數(shù)字及模擬電路、速度高低、電流大小等進行分組分開布置,以免相互干擾。根據(jù)元器件的位置可以確定印刷線路板上連接器各個引腳的安排。所有連接器盡量安排在印刷線路板的一側(cè)。2)電源線與地線應(yīng)盡量靠近,電源線和地線應(yīng)保留盡可能多的銅;如果是雙面板,最好安排在同一位置的正反面。3)不同速度的電路要分開布局。4)數(shù)字電路與模擬電路要分開布局。5)盡量避免二條不同功能的線長距離平行靠近走向xxxx其他電磁騷擾抑制方法6)對于數(shù)字電路來說,采用狀態(tài)觸發(fā)的邏輯比沿邊觸發(fā)更好;閑置不用的門輸入端不要懸空;閑置不用的運放的正輸入端要接地,負輸入端接運放的輸出端;要在靠近電路的電源和地之間加入必要的去耦電容,去耦電容的引線要短。7)晶體振蕩最好布置在印刷電路板的中間,以最短的引線連至各需要部位;石英晶體的外殼要接地。8)若電路復(fù)雜,建議用多層板。一般情況將關(guān)鍵信號電路安排在頂層,緊接著是地面層,再是電源層。建議:四層板:信號層、地層、電源層、信號層;六層板:信號層、地層、信號層、電源層、地層、信號層;八層板:信號層、地層、信號層、地層、電源層、信號層、地層、信號層。xxxx抑制電磁騷擾源(1)用屏蔽罩罩住騷擾源;(2)通過騷擾環(huán)境的全部導線要經(jīng)濾波;(3)限制脈沖上升時間;(4)繼電器線圈應(yīng)具有浪涌阻尼的性能;(5)把有騷擾的導線絞合到一起;(6)屏蔽或絞合有騷擾的導線;(7)電纜屏蔽體在兩端接地以抑制輻射騷擾xxxx消除電磁騷擾耦合(1)絞合低電平信號線;(2)低電平導線要靠近機架(特別是高阻抗電路);(3)絞合或屏蔽信號導線(高頻可用同軸電纜);(4)用以防護低電平信號的屏蔽電纜在一端接地(用于高頻的同軸電纜其屏蔽兩端接地);(5)信號導線與屏蔽層要絕緣;(6)當?shù)碗娖叫盘柧€和帶有噪聲的線在同一插接件上時,要把它們分開,并在它們中間設(shè)置地線;(7)在分立的插接件上要對通過接線柱的信號線加以屏蔽;(8)高電平和低電平設(shè)備之間應(yīng)避免采用公共地線;(9)金屬件地線和電路地線要分開;(10)地線盡可短;xxxx消除電磁騷擾耦合(11)對于金屬表面的防護采用導電性涂料,不用非導電性涂料;(12)有騷擾和無騷擾的導線要分開;(13)電路只在一點接地(高頻電路除外);(14)避免可能的或偶然的接地;(15)應(yīng)用靈敏設(shè)備時,要使信號源和負載在工作時對地平衡;(16)靈敏的設(shè)備要放在屏蔽罩內(nèi);(17)進入屏蔽體內(nèi)連接靈敏設(shè)備的導線要濾波或去耦;(18)靈敏設(shè)備引線的長度應(yīng)盡量地短;(19)露出電纜屏蔽的導線要盡量地短;(20)用低阻抗配電線;xxxx消除電磁騷擾耦合(21)避免地環(huán)路;(22)考慮應(yīng)用以下器件斷開地環(huán)路。1)隔離變壓器2)平衡變壓器3)光耦合器4)差分放大器5)帶屏蔽罩的放大器6)平衡電路xxxx在接收電路中抑制電磁騷擾(1)僅用必需的帶寬;(2)適當?shù)貞?yīng)用選頻濾波器;(3)適當?shù)碾娫慈ヱ睿?4)用小的高頻電容器,旁路電解電容器;(5)分開信號地線,有騷擾的地線和金屬件地線;(6)使用屏蔽罩;(7)用管狀電容器時,把連接外層金屬箔的一端接地。xxxx第二節(jié)EMC設(shè)計中的主要原則(一)PCB設(shè)計原則布局規(guī)則電路布局的一個原則,就是應(yīng)按照信號流向的關(guān)系,盡可能做到使關(guān)鍵的高速信號走線最短,其次考慮電路板的整齊、美觀。時鐘信號盡可能短,若時鐘走線無法縮短,則應(yīng)在時鐘線的兩側(cè)加屏蔽地線。對于比較敏感的信號線,也應(yīng)該考慮屏蔽措施。時鐘電路具有很大的對外輻射,會對一些敏感電路產(chǎn)生干擾,因此布局時應(yīng)讓時鐘電路遠離其它無關(guān)電路,遠離I/O電路和電纜連接器。低速數(shù)字I/O電路和模擬I/O電路應(yīng)靠近連接器布放。xxxxPCB設(shè)計基本要點1)區(qū)域分割,不同功能種類的電路,應(yīng)該位于不同區(qū)域,如對時鐘電路、數(shù)字電路、模擬電路、借口電路、電源等進行分區(qū)。

2)應(yīng)該采用基于信號流的布局,使關(guān)鍵信號和高頻信號的連線最短,而不是首先考慮電路板的整齊、美觀。3)功率放大器與控制驅(qū)動部分遠離屏蔽體的局部開孔。4)晶振,芯片的去耦電容就近對應(yīng)的IC放置。5)基準電壓源(模擬電壓信號輸入線、A/D變換參考電源)要盡量遠離數(shù)字信號。xxxx器件擺放規(guī)則電路板上晶振是很強的輻射源,除了對晶振的電源進行濾波處理,信號走線進行控制外,在晶振外殼下方投影面積范圍之內(nèi)應(yīng)該鋪大面積銅皮,為高頻干擾通路提供回流路徑。xxxxxxxxPCB單板上接口連接器很多,而且都是金屬殼體,這時應(yīng)該注意,金屬殼體接地管腳需要接地處理,不能夠懸空!布線規(guī)則1)地線回路原則:環(huán)路最小規(guī)則,即信號線其回路構(gòu)成的環(huán)路面積要盡可能小,對外的輻射越少,接收外界的干擾也越小。xxxx2)串擾規(guī)則:串擾是指PCB上不同網(wǎng)絡(luò)之間因較長的平行布線引起的互相干擾,主要是由于平行線間的分布電容和分布電感的作用??朔當_的主要措施有:a.加大平行線的間距,遵循3W規(guī)則。b.在平行線間插入接地的隔離線。c.減少布線層與地平面的距離。3W規(guī)則:為了減少線間串擾,應(yīng)保證線間距足夠大,當線中心距不少于3倍線寬時,則可保持70%的電場不互相干擾,稱為3W規(guī)則。如要達到98%的電場不互相干擾,可使用10W規(guī)則。20H規(guī)則:是指電源層內(nèi)縮,當然也是為抑制邊緣輻射效應(yīng)。電源層與地層之間的電場是變化的,在板的邊緣會向外輻射電磁干擾。將電源層內(nèi)縮,使得電場只在接地層的范圍內(nèi)傳導。以一個H(電源和地之間的介質(zhì)厚度)為單位,若內(nèi)縮20H則可以將70%的電場限制在接地邊沿內(nèi);內(nèi)縮100H則可以將98%的電場限制在內(nèi)。xxxx3)走線規(guī)則:高頻時鐘線走線要遵循如下原則:地線護送、與數(shù)據(jù)線基本等長、在發(fā)送側(cè)串聯(lián)阻尼電阻、不走直角、手工布線。(注意:阻抗匹配十分重要,所以要根據(jù)實際情況調(diào)整阻尼電阻的值,而不是完全依據(jù)Datasheet使用固定值)xxxx4)高速信號的特性阻抗連續(xù)規(guī)則:高速信號,在層與層之間切換的時候必須保證特性阻抗的連續(xù),否則會增加EMI的輻射,即:同層的布線的寬度必須連續(xù),不同層的走線阻抗必須連續(xù)。高速時鐘線和信號線要盡可能短,并盡量避免跳層。xxxx5)走線方向的控制規(guī)則:相鄰兩層間的走線必須遵循垂直走線的原則,否則會造成線間的串擾,增加EMI輻射,當由于板結(jié)構(gòu)限制(如某些背板)難以避免出現(xiàn)該情況,特別是信號速率較高時,應(yīng)考慮用地平面隔離各布線層,用地信號線隔離各信號線。6)走線開環(huán)、閉環(huán)規(guī)則:時鐘信號等高速信號網(wǎng)絡(luò),在多層的PCB走線的時候產(chǎn)生了開環(huán)或閉環(huán)的結(jié)果,這樣將產(chǎn)生環(huán)形天線,增加EMI的輻射強度。在設(shè)計中我們也要避免,如下圖所示:xxxx7)走線跨分割問題:高速數(shù)字信號在走線過程中需要有一個完整的地或電源平面保證其回流。但實際過程中電源平面或地平面需要分割,這時就一定要注意走線不能跨分割,這樣會導致回流面積增大,對外輻射增強;下面兩個圖就是在布線過程中沒有注意高速走線跨分割問題,需要改善走線。xxxx(二)機械設(shè)計原則1、要確保PCB與機殼的接地點以最小阻抗的方式搭接:如果是用螺母接地,要保證螺絲孔導電良好,不要噴漆。注意機殼的開孔不要過長,要小于λm/20。否則開孔會變成最有效的天線對外輻射。還需要注意為了機殼能夠密閉良好,要確保彈點導電良好,有足夠的硬度與彈性和機殼保持良好接觸(這是機械設(shè)計工程師常常忽略的地方,沒有注意接口縫隙的泄露)。電腦機箱后面擋板需要使用彈片(最好使用雙層擋板不易變形),要確保彈點接觸良好;或者使用導電泡棉可以有效解決RE問題和ESD問題。xxxxxxxx參考下面案例:背景:CT某一產(chǎn)品中的控制電路,在RE測試時候750M頻率點超過限值3dB。整改方法:經(jīng)過近場測量分析,輻射來源于接口縫隙。經(jīng)過計算,750M頻率的λm/20=2cm,所以開口應(yīng)該小于2cm。內(nèi)部用金屬彈片將開口分割為小于2cm的縫隙,問題得以解決。xxxx(三)線纜設(shè)計原則1、高速信號線要使用屏蔽線纜:注意屏蔽線必須要屏蔽完整,一定不能出現(xiàn)”豬尾巴”現(xiàn)象,如有必要可以在線纜的兩端進行360度接地。(這是屏蔽線設(shè)計中經(jīng)常遇到的問題,很多工程師會忽略這點)如下圖所示:xxxx2、線纜布局:要將高速線與低俗分開,交流與直流走線,避免互相干擾,可有效降低線纜對外輻射。機箱內(nèi)部走線:要避免跨過PCB上高速電路區(qū)域,最好貼著機殼固定走線,以減少線纜和地之間的分布電容。

線纜設(shè)計原則xxxx第三節(jié)提高產(chǎn)品抗擾度的主要措施和方法通過前幾年對我國醫(yī)用電氣設(shè)備電磁兼容性摸底抽樣檢測的統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看,抗擾度試驗不符合項最多。不符合標準的項目主要集中在靜電放電、脈沖群、電浪涌幾個檢測項目上。上一節(jié)介紹的接地、濾波和屏蔽不但可以抑制電磁騷擾發(fā)射,同樣也可以用于設(shè)備防止外來電磁騷擾的侵入,從而起到提高設(shè)備抗擾度的目的,其基本原理是一樣的,本節(jié)不在贅述。下面介紹一些常用提高設(shè)備抗擾度的措施。xxxx一、瞬變干擾吸收器件

這類器件最基本的使用方法是直接與被保護的設(shè)備并聯(lián),以便對超過預(yù)定電壓值的情況進行限幅或能量轉(zhuǎn)移。屬于這一范疇器件有氣體放電管、金屬氧化物壓敏電阻、硅瞬變電壓吸收二極管和固體放電管等。xxxx瞬變干擾吸收器件1)避雷管避雷管是一種氣體放電管,管內(nèi)充惰性氣體,當瞬變電壓出現(xiàn)時,管內(nèi)的惰性氣體被電離,避雷管兩端的電壓便迅速下降到一個很低的值,使大部分的瞬變能量被轉(zhuǎn)移,從而保護了設(shè)備免遭瞬變電壓的沖擊能。其特點是吸收能力強,具有很高的絕緣電阻和很低的寄生電容,對設(shè)備的正常工作不會產(chǎn)生不利影響。但是響應(yīng)速度偏低,比較適合于在多級保護電路中作為第一級的粗保護使用。氣體放電管二級管用于線間保護(差模保護);三級管用于線-地間保護(共模保護)。xxxx瞬變干擾吸收器件2)金屬氧化物壓敏電阻壓敏電阻的響應(yīng)時間為ns級,比空氣放電管快,比TVS管稍慢一些。應(yīng)用在交流電路的保護中時,因其結(jié)電容較大,會增加漏電流,這一點應(yīng)充分考慮。壓敏電阻的通流容量較大,但比氣體放電管小。安裝時需要注意將壓敏電阻引腳盡量剪短些,以避免以為引腳電感而產(chǎn)生附加感應(yīng)電壓(e=L*di/dt)。另外,壓敏電阻應(yīng)該根據(jù)電路使用的工作電壓來確定其耐壓值,選擇不當,不但起不到保護作用,反而引起故障。一般按照工作電壓的1.2至1.4倍選擇。比如工作電壓是220V時,考慮到電壓波動取1.4倍,換算到峰值電壓再乘1.4倍,壓敏電阻的耐壓應(yīng)選擇430V。xxxx瞬變干擾吸收器件3)硅瞬變電壓吸收二極管(TVS管)

TVS的響應(yīng)時間可以達到ps級,是限壓型浪涌保護器件中最快的。其通流容量在限壓型浪涌保護器件中是最小的,一般用于最末級的精細保護該二極管保護電流大,若多個串接可增加耐壓。4)固體放電管響應(yīng)速度極快(納秒級),動作電壓穩(wěn)定,吸收電流大(可達100~500A的浪涌電流),具有雙向吸收功能(正負極性的瞬變電壓),使用壽命長。xxxx二、隔離變壓器隔離變壓器是一種應(yīng)用得比較多的電源線抗干擾器材。人們利用其在電路中的電氣隔離作用,有效地避免了地環(huán)路電流帶來的騷擾。為了獲得較大的共模衰減,在變壓器初級和次級線圈之間加上屏蔽,并且良好接地,通常能做到60到80dB的共模衰減量。目前國內(nèi)外都已經(jīng)把超級隔離變壓器作為標準化產(chǎn)品,所謂超級,實際上就是分別把初級線圈和次級線圈屏蔽了,中間屏蔽層接地。這種超級變壓器,既有一般的隔離變壓器作用,又有抗共模、差模騷擾能力。xxxx三、不間斷電源不間斷電源可以解決由于電源突然失電而造成設(shè)備的故障問題。在電壓中斷、跌落試驗時,及時切換提供電源,避免設(shè)備出現(xiàn)故障。xxxx第四節(jié)電磁兼容設(shè)計常見錯誤電磁兼容設(shè)計中常常出現(xiàn)一些共性的錯誤,醫(yī)用電氣設(shè)備的電磁兼容設(shè)計也不例外。而且,還由于醫(yī)用電氣設(shè)備的特殊性,比如較高的安全性要求,較低的生理弱小信號等,使電磁兼容設(shè)計變得愈加復(fù)雜,稍不注意,便會犯錯。下面介紹一些這方面的情況,以引起設(shè)計人員注意,避免重復(fù)犯錯。xxxx一、接地不良導致接地阻抗過高有人作過統(tǒng)計,接地阻抗過高被列為醫(yī)療設(shè)備各大EMC問題之首。接地設(shè)計中往往忽視了接地線的高頻特性,低頻時不認為很長的導線,在高頻時會呈現(xiàn)較高的高頻阻抗,引起共模電流。所以設(shè)計時要避免過細、太長的接地線路。用導線和編織線接地不是一種好的選擇,因為高頻時它們大都呈現(xiàn)高阻抗性。較好的做法是用長寬比至少為5:1的接地片。xxxx二、電源濾波器安裝問題濾波器在機箱中安置的位置一般盡量靠近邊緣一角,出入線和輸出線要分開布置,不要離得太近,導致輸入與輸出線路串擾。尤其要注意確保良好接地,較小的接地電阻能提高共模濾波效果。三、電源濾波器的濾波電容設(shè)計問題有時為了消除電源線路上的共模騷擾,設(shè)計人員有意加大濾波器共模干擾抑制電容(電源線對地電容),但是電容過大會導致漏電流超標。改善的辦法是加大串聯(lián)電感阻抗。選擇購買濾波器時,應(yīng)該選擇醫(yī)用設(shè)備專用濾波器。xxxx四、設(shè)備內(nèi)部線路布置不當近年來,醫(yī)用電氣設(shè)備采用新技術(shù)很快,而且愈來愈朝著多功能、小型化發(fā)展。內(nèi)部線路布局顯得更加重要,比如強電與弱電、數(shù)字電路與敏感的模擬電路和生理弱小信號傳輸線之間、PCB多層板之間、甚至高頻振蕩元器件之間都要分開,合理布置。稍不注意就會引起線路之間相互耦合以及元器件之間的相互串擾。一旦引起電路內(nèi)部串擾,整改起來非常困難。xxxx第五節(jié)電磁兼容設(shè)計和整改案例一、元件選用1、電容電容在EMC中的主要作用是做為噪聲的泄放通路,在信號高速切換的過程中,往往存在著大量的無用高頻諧波。這些諧波極易通過不合理的PCB布線或外接線材對空間造成輻射,通過并接電容,可以建立噪聲的低阻抗返流回路,極大的減小噪聲環(huán)路面積,降低其輻射。電容對于EMC來講,主要的特性有電容量C、等效串聯(lián)電阻ESR、等效串聯(lián)電感ESL。xxxx電容的容性會導致數(shù)字信號上升沿變緩,影響器件開關(guān)時間,對于高速信號經(jīng)常選用pF級別的電容就是這個道理。對于電容來說,因電容分量的存在,理想電容器的阻抗是隨著頻率的升高而逐漸降低的。由于ESL分量的存在使得其感抗隨頻率上升而增加,所以實際情況下,隨著頻率的升高,容抗越來越小,感抗越來越大,在某個特殊的頻點容抗和感抗相互抵消,電容呈純阻性,這個頻率點稱為電容的諧振頻點。xxxx高于諧振頻點電容已經(jīng)出現(xiàn)感性,無法起到很好的退耦作用,一般在選用電容濾波的過程中常把需要濾除的雜波放在頻譜靠近且略低于諧振頻點的地方2、磁珠磁珠主要的功能是吸收噪聲,其通過鐵氧體材料的波損特性將雜波轉(zhuǎn)化為熱量,從而達到濾波效果。如下如特性曲線磁珠的電阻成分R和電抗成分X組成總的阻抗Z。可以看出低頻段X起主要作用電抗的存在使得磁珠的功能變?yōu)榉瓷湓肼?,高頻段R起主要縱容電阻性使得噪聲被吸收并轉(zhuǎn)換為熱量。xxxx不同的磁珠由于材料和工藝的不同,會出現(xiàn)不同的特性曲線,在使用過程中要明確需要濾除的頻率點或頻段,做到有的放矢。3、共模電感共模電感多用于差分信號中,用來抑制其包含的共模信號,在TMSD和LVDS廣泛運用的高速電路中效果理想,下面是某常用的共模電感參數(shù)。xxxx在器件的電氣特性中往往會描述其共模阻抗,如90ohm@100MHz,在實際情況中信號輻射出現(xiàn)問題的頻段主要集中在400-800MHz,這就要求在器件選用過程中更應(yīng)該注意相應(yīng)輻射高危頻段的阻抗xxxx此范圍內(nèi)的共模阻抗越大愈能抑制共模噪聲,差模阻抗則要求越小越好,能防止信號過多衰減

二、整改案例(一)配附件和模擬器的EMC問題醫(yī)療產(chǎn)品會有較多的配附件,而這些配部件往往影響著整機的EMC性能。某款監(jiān)護儀在進行EFT測試過程中已經(jīng)連接了相關(guān)的附件和模擬器,但在接入血氧線纜后EFT后導致白屏。經(jīng)過排查,定位于血氧電纜接入系統(tǒng)后,將噪聲引入視頻驅(qū)動IC管腳(Pin4)造成,此管腳的電平混亂,會造成顯示屏選擇型號出現(xiàn)長時間的混亂,造成顯示屏白屏xxxx在整改過程中,由于PCB比較簡單未作阻抗控制,所以在信號出口做了RC(50ohm+100pf)的濾波電路,經(jīng)過測量發(fā)現(xiàn)信號無明顯過沖,問題得到解決。(二)醫(yī)療系統(tǒng)中的高速端口醫(yī)療產(chǎn)品有可能會用到消費類電子一些新方案如HDMI、固態(tài)硬盤等,由于產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特征可能會帶來EMC問題。本案例主要是使用HDMI后的輻射發(fā)射超標處理。某醫(yī)療產(chǎn)品注重圖像顯示性能,但新選購的顯示器總在高頻段輻射發(fā)射超標。通過排查,采取了一系列整改和應(yīng)用措施。顯示器端由于應(yīng)用范圍廣,可能涉及到信號端口更注重靜電防護功能,在TVS或其他的靜電抑制器件的使用過程中,最重要的就是將器件靠近端口擺放,同時器件的泄放端一定要近距離的接入低阻抗系統(tǒng)地/鈑金地。xxxx建議在IC輸出的LVDS信號上加共模電感,并使其盡量靠近連接器,關(guān)于共模電感的選型參見電感相關(guān)部分。對于差分信號要嚴格保證等長,尤其是LVDS輸出部分,以為其經(jīng)過連接器后接入長度一般為10cm的線材中容易將能量輻射至空間。xxxx案例一:LVDS輸出差分布線不合理端口中的5V電源有輸入,但在顯示器段此處為斷開狀態(tài)。因為這個電路是經(jīng)過2m的線材從主機端發(fā)送過來的,在傳輸過程中很可能耦合了一些雜波,若不處理而簡單的斷開,這個雜波就有向外輻射的風險。此處建議用10nF的電容將其接入板卡的GND。xxxx對于LVDS的傳輸線材要求外屏蔽層靠近輸出端口搭接鈑金地,建議用導電布包裹,若用金屬屏蔽網(wǎng)則覆蓋率需超過75%xxxx參數(shù)板連接線,需要外包導電布并良好接地xxxx對應(yīng)整個屏蔽體的開口,要求盡可能的小,當出現(xiàn)多個端子需要開口時,盡量避免開一個大口,而要分開獨立的開多個小口xxxx(三)小信號抗擾光學、聲學、生理小信號在醫(yī)療系統(tǒng)中有其特殊的應(yīng)用,但其產(chǎn)生的小信號在放大處理前會非常容易受到騷擾,通過一系列措施可以增強系統(tǒng)EMS性能。某款生化產(chǎn)品進行RS抗干擾測試過程中,在天線垂直和水平兩個方向分別施加3V/m的場強干擾在被測物體的四個面,結(jié)果發(fā)現(xiàn)樣機在進行PLT參數(shù)統(tǒng)計的時候出現(xiàn)嚴重的跳變,典型脈沖波形圖見下圖。xxxx光學阻抗通道的抗擾能力不強,當處于較強的輻射環(huán)境下(如近距離打手機、對講機),容易耦合進干擾信號,嚴重時甚至導致計數(shù)信號完全飽和,結(jié)果是RBC/PLT系參數(shù)的跳變經(jīng)排查后發(fā)現(xiàn):1) 阻抗通道前放電路PCB完全采用走線方式,沒有完整的地平面,信號回路(包括地回路)很多,回路面積較大,較容易耦合外面的高頻輻射形成感應(yīng)電流或感應(yīng)電動勢,且被電路的非線性器件解調(diào)還原出調(diào)制信號,形成阻抗通道頻帶內(nèi)的干擾信號(這也是為什么手機的載波頻率在1GHz左右也能耦合進電路的原因);2) RBC連接線屏蔽層結(jié)成“小辮子”深入到屏蔽盒內(nèi),屏蔽層的感應(yīng)電流容易在小辮子處形成二次輻射,影響屏蔽效能。xxxx整改措施xxxx序號更改點更改前更改后1數(shù)據(jù)及COME載板RBC前放電路模塊(屏蔽盒區(qū)域)信號線、電源線和地線完全采用走線形式前放地和屏蔽地在前放模塊內(nèi)部連接,前放地通過地線和外面的AGND兩點連接,形成一個地環(huán)路調(diào)整了RBC前放模塊布局,采用完整的地平面,所有電源、信號都只從一個“橋”狀通道進出前放地和屏蔽地單點連接,然后屏蔽地再和外面的AGND單點連接C458的10U電容由M29-106103-02更改為005-000035-00,封裝從1210減小到0805,為布局的調(diào)整騰出空間2RBC及PLT信號線RBC連接線的屏蔽接地線結(jié)成約長的“小辮子”和信號線一起連接到計數(shù)池插座上RBC及PLT信號線屏蔽接地線不接到插座,改為引出屏蔽線壓環(huán)型接地端子3RBC及PLT信號線屏蔽線與屏蔽盒的搭接方式RBC連接線的屏蔽接地線伸入到屏蔽盒中間,在內(nèi)部與前放地搭接RBC連接線的屏蔽接地線在屏蔽盒外與屏蔽盒單點搭接,具體是將接地線端子通過螺絲固定在MH2位置的螺柱上xxxxxxxx(四)EMC電源整改中的電氣安全考慮醫(yī)療產(chǎn)品在漏電流方面有嚴格的要求,這就要求在AC前端選擇Y電容式格外注意,在不引起漏電流超標的情況下選用有效的濾波電容來抑制CE,RE。xxxx三、EMC與產(chǎn)品性能EMC方案在個別情況下會使系統(tǒng)性能下降,在整改過程中要靈活處理相關(guān)問題顯示逆變板電源部分有輻射發(fā)射超標風險,使用普通電感很難達到預(yù)期效果。初期設(shè)計選用了磁珠做為抑制方案,在產(chǎn)品驗證過程中發(fā)現(xiàn)波紋較大,不滿足要求。通過協(xié)調(diào)和重新選型,將磁珠更改為高頻段阻抗特性較好的電感,加一個小電容濾除高頻雜波。xxxx

更改后由于單板采用DC/DC,其輸出本身就有一定的紋波,尤其是在小于1MHz時,此時磁珠處于感性,會將雜波反射,若電路設(shè)計不合理甚至會引發(fā)高頻振蕩。與初期濾波構(gòu)想適得其反,此時要關(guān)注反射的頻率,若較低則只能選用電感,若造成反射頻點較高可以考慮通過頻率特性曲線,選擇更好特性的器件避開感抗生效的頻段。xxxx案例二:設(shè)計方法由于醫(yī)用裝置本身的特殊性和其所處環(huán)境的復(fù)雜性,使醫(yī)用裝置電磁兼容設(shè)計變得更加復(fù)雜,但是,如果抓住醫(yī)用裝置電磁兼容的根本,設(shè)計就會由復(fù)雜到簡單,由難變易。通過在實際工作中遇到的幾個典型問題,讓我們來試圖找尋醫(yī)用裝置電磁兼容設(shè)計的關(guān)鍵所在。1、系統(tǒng)布局和配置問題:兩個變頻器是某產(chǎn)品電源端連續(xù)騷擾電壓的主要干擾源,用濾波器來抑制干擾,有三種配置,抑制效果比較如下,左圖為配置圖,右圖為電源端連續(xù)騷擾電壓譜圖

。

xxxxxxxx濾波器1變頻器1變頻器2M1M2AC220V第一種配置第二種配置xxxx變頻器1變頻器2M1M2濾波器2濾波器1AC220V第三種配置xxxx變頻器1變頻器2M1M2濾波器1濾波器2AC220V理論上分析應(yīng)該第三種配置最好,但試驗結(jié)果(如上圖)第三種配置效果最差,反而第二種配置最好,這是為什么呢?我們經(jīng)過對系統(tǒng)布局和結(jié)構(gòu)的分析及大量試驗,終于弄清楚:變頻器2位置遠離電源輸入端,輸入線太長,象第三種配置,雖然變頻器2通過濾波器2濾波,但由于較長的輸入線與其它未濾波的電源線扎在一起,又將干擾引入電網(wǎng)。然而,產(chǎn)品已進入批量生產(chǎn),重新布局和布線卻實困難且造價太高。xxxx2、系統(tǒng)布線問題下圖是另一產(chǎn)品的電源端連續(xù)騷擾電壓譜圖,該產(chǎn)品的主要干擾源是直流電機伺服器。由圖可見,不同的布線,二者有天壤之別,輸入線和輸出線捆扎一起時,產(chǎn)品的電源端騷擾電壓在150KHz-20MHz均超出限值,達10dB;而輸入線和輸出線分開時,產(chǎn)品的電源端騷擾電壓在150KHz-30MHz均低于限值,完全符合要求。看似簡單布線,對系統(tǒng)電磁兼容的影響如此大。xxxx圖1輸入線和輸出線捆扎一起時電源端連續(xù)騷擾電壓圖2輸入線和輸出線捆分開時電源端連續(xù)騷擾電壓xxxx3、系統(tǒng)接地和屏蔽問題對某成像系統(tǒng)信號線進行電快速脈沖群測試—信號線為非屏蔽網(wǎng)線時,采集中途停止—信號線為屏蔽網(wǎng)線但未接地時,采集中途停止—信號線為屏蔽網(wǎng)線并接地時,采集完成,圖像正常由此可見,采用屏蔽線并接地對電快速脈沖群干擾的抑制作用。對另一成像系統(tǒng)進行電磁輻射電場強度測試97.14MHz處,輻射騷擾超出限值;將計算機外殼可靠接地,輻射騷擾降到限值之內(nèi),測試通過。再次看到可靠接地對設(shè)備電磁兼容的作用。xxxx通過對這幾個典型實例的分析,我們不難得出醫(yī)用裝置的設(shè)計關(guān)鍵:

1)電磁兼容設(shè)計應(yīng)融入新裝置的設(shè)計方案中,勢必起到事半功倍的效果。在產(chǎn)品設(shè)計之初,就應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品相應(yīng)電磁兼容標準,針對產(chǎn)品所處的電磁環(huán)境、可能的干擾源,在結(jié)構(gòu)設(shè)計、工藝設(shè)計和重要元器件的選擇上加以系統(tǒng)考慮并采取措施,產(chǎn)品的電磁兼容性就會迎刃而解。而在產(chǎn)品設(shè)計完成之后再考慮電磁兼容對策,就是費工費時增加成本難于解決的問題。2)電磁兼容設(shè)計必須有相應(yīng)的測試設(shè)備,否則您就是無從下手。比如:沒有測試設(shè)備,不知道設(shè)備有何種干擾,無法采取對策;或者,知道設(shè)備有電源端連續(xù)騷擾電壓但不知道其頻段,無法選擇抑制干擾器件;或者,知道設(shè)備在1~3MHz有電源端連續(xù)騷擾電壓,安上抑制干擾器件,又不知道效果。3)系統(tǒng)的接地、屏蔽和布線看似簡單的問題,卻是電磁兼容設(shè)計的重點、難點一個產(chǎn)品電磁兼容設(shè)計的好壞,很大程度上看其接地是否可靠、屏蔽是否有效、布線是否合理。

xxxx輻射發(fā)射問題定位與整改醫(yī)用電氣設(shè)備在正常工作時,會同時向周圍空間輻射騷擾,導致我們產(chǎn)品EMI測試不能通過。在解決產(chǎn)品輻射發(fā)射問題過程中,需要了解輻射發(fā)射的原因,這樣才能更好有效解決問題。一般產(chǎn)品的對外輻射干擾分為共模發(fā)射與差模發(fā)射。

第六節(jié)EMC常見不合格項目問題定位與整改xxxx差模輻射和共模輻射模型分析共模發(fā)射和差模發(fā)射對抑制騷擾電平是非常重要的,通常把線地的發(fā)射定義為共模發(fā)射,模型如下:輻射發(fā)射原理xxxx共模輻射場強計算公式共模輻射場強:E=1.26×I×L×f/r(V/m)

其中

I為共模電流強度L為共模電流路徑長度f為共模電流頻率

r為測試點距離共模路徑的距離若減小共模發(fā)射,應(yīng)減小共模電流路徑的長度,減小共模干擾電流。

輻射發(fā)射原理xxxx差模輻射模型由單板上環(huán)路走線對外的輻射,我們一般稱之為差模輻射。如下圖所示:輻射發(fā)射原理xxxx差模輻射場強計算公式差模輻射場強:E=2.63×10-16(f2×A×Is)×(1/r)(V/m)其中,I為差模電流強度;

A為差模電流環(huán)路面積;

f為差模電流頻率;

r為測試點距離差模環(huán)路的距離。從上公式可以看出:差模輻射場強與回路面積成正比,要減少差模發(fā)射電平,除減少源電流外,應(yīng)減小環(huán)電路的面積。輻射發(fā)射原理xxxx舉例:差模輻射與共模輻射場強比較較小的共模電流能夠產(chǎn)生強度很高的輻射,很多因素都能夠?qū)е鹿材k娏?,很小的共模電流能和很大的差模電流產(chǎn)生大小相等的RF能量,這是因為共模電流不能在RF返回路徑中進行磁力線的抵消。舉例:一個20mA的差模電流,在30MHz時,將在3m遠的地方產(chǎn)生一個強度為100μV/m的輻射電場;一個8μA的共模電流,將在3m遠的地方產(chǎn)生一個強度為100μV/m(40dBμV/m)的輻射電場。

輻射發(fā)射原理xxxx減小共模和差模干擾關(guān)鍵根據(jù)對產(chǎn)品輻射模型的分析了解,我們可以初步得出產(chǎn)品EMI問題設(shè)計解決的關(guān)鍵:減小設(shè)計單板中差模信號環(huán)路面積減小設(shè)計單板中共模信號回路路徑加大共模阻抗,減小高頻噪聲電流(濾波、隔離及匹配等措施)增大干擾源與敏感電路之間的距離

輻射發(fā)射原理xxxxEMC三要素明確EMI干擾的三要素,是我們定位與整改EMC問題的前提,明確了輻射發(fā)射的源頭與耦合途徑,整改對策才能有的放矢,快速有效解決問題!干擾源、耦合途徑、敏感設(shè)備,缺少任何一個要素都構(gòu)不成EMC問題,因此只要解除其中一個因素就可以解決EMC問題。

輻射發(fā)射原理xxxxEMI干擾源頭一般產(chǎn)品的干擾源頭為時鐘,開關(guān)電源,繼電器,馬達等,同時由時鐘輸出到數(shù)字芯片,數(shù)字芯片輸出的數(shù)字信號都可能導致產(chǎn)品的輻射發(fā)射超標!

輻射發(fā)射原理xxxxEMI耦合途徑分析單板上的干擾源,主要是通過傳導和輻射的方式,直接或間接導致系統(tǒng)輻射超標。比如:時鐘信號通過空間輻射耦合到電纜,再通過電纜空間輻射到天線接收,最終導致產(chǎn)品輻射發(fā)射超標。了解了具體輻射的耦合途徑,我們就可以有針對性進行整改。

輻射發(fā)射原理xxxx了解測試配置狀況,特別注意接口情況;了解產(chǎn)品的電路模塊;了解輔助設(shè)備情況;準備好整改所用元器件;準備好定位問題思路,沒有思路的整改會浪費大量人力物力。

輻射發(fā)射整改前準備xxxx整改的前提是定位,沒有定位過程的整改就像無頭的蒼蠅一樣到處亂撞,有的時候即使問題搞定了,工程師們也不知道哪些整改措施是必須的,哪些是多余的(帶來附加成本);定位有兩種手段:一種是直覺判斷,需要完全依靠工程師積累的EMC經(jīng)驗來判斷,另一種是比較測試,依靠測試儀器和EMC經(jīng)驗的結(jié)合來對問題進行詳細的定位判斷。

輻射發(fā)射整改前準備xxxx問題定位三步曲:

1、首先確定是否是電纜(信號/電源)導致超標;

2、定位是否是結(jié)構(gòu)屏蔽不良導致超標;

3、定位是否是單板導致超標。

輻射發(fā)射問題定位過程xxxx定位是否電纜導致超標

xxxx輻射發(fā)射問題定位過程如果拔去所有信號電纜,并且確認不是電源電纜引起RE超標,那么在結(jié)構(gòu)式金屬屏蔽體的情況下,可以進一步定位結(jié)構(gòu)屏蔽效能是否滿足整機要求?

xxxx輻射發(fā)射問題定位過程如果確認信號電源電纜以及結(jié)構(gòu)不是導致輻射發(fā)射超標原因,那么下一步只有結(jié)合測試超標頻段與單板電路,在單板上分析超標原因。

輻射發(fā)射問題定位過程xxxx傳導測試連接關(guān)系介紹

xxxx傳導發(fā)射整改與定位差模干擾的測試原理

xxxx傳導發(fā)射整改與定位共模干擾的測試原理

xxxx傳導發(fā)射整改與定位干擾源頭分析開關(guān)電源產(chǎn)生電磁干擾最根本的原因,就是其在工作過程中產(chǎn)生的高di/dt和高dv/dt,它們產(chǎn)生的浪涌電流和尖峰電壓形成了干擾源。工頻整流濾波使用的大電容充電放電、開關(guān)管高頻工作時的電壓切換、輸出整流二極管的反向恢復(fù)電流都是這類干擾源。開關(guān)電源中的電壓電流波形大多為接近矩形的周期波,比如開關(guān)管的驅(qū)動波形、MOSFET漏源波形等。

xxxx傳導發(fā)射整改與定位干擾源頭定性對于導致超標的干擾在定位之前需要分清是共模干擾還是差模干擾?還是兩者兼而有之?根據(jù)開關(guān)電源產(chǎn)生共模、差模干擾特點,將整個頻率范圍劃分為3個部分,即

0.15~0.5MHz差模干擾為主;

0.5~5MHz差、共模干擾共存;

5~30MHz共模干擾為主。

xxxx傳導發(fā)射整改與定位電源濾波器是由電容、電感和電阻組成的濾波電路,又名“電源EMI濾波器”,或是“EMI電源濾波器”,一種無源雙向網(wǎng)絡(luò),它的一端是電源,另一端是負載。電源濾波器的原理就是一種——阻抗適配網(wǎng)絡(luò):電源濾波器輸入、輸出側(cè)與電源和負載側(cè)的阻抗適配越大,對電磁干擾的衰減就越有效。濾波器可以對電源線中特定頻率的頻點或該頻點以外的頻率進行有效濾除,得到一個特定頻率的電源信號,或消除一個特定頻率后的電源信號。

xxxx傳導發(fā)射整改與定位電源濾波器

xxxx傳導發(fā)射整改與定位電源濾波器的選擇

xxxx傳導發(fā)射整改與定位電源濾波器的選擇漏電流:是指在250VAC的電壓下,相線和中線與濾波器外殼(地線)間流過的電流。它主要取決于接地電容(共模電容)的取值。較大的共模電容CY可以提高插入損耗,但卻造成較大的漏電電流。xxxx傳導發(fā)射整改與定位電源濾波器的選擇耐壓為確保電源濾波器的性能以及設(shè)備和人身安全,必須進行耐壓測試。耐壓測試是在極端工作條件下的測試。若CX電容器的耐壓性能欠佳,在出現(xiàn)峰值浪涌電壓時,可能被擊穿。它的擊穿雖然不危及人身安全,但會使濾波器功能喪失或性能下降。CY電容器除了滿足接地漏電流的要求外,還在電氣和機械性能方面具有足夠的安全余量,避免在極端惡劣的環(huán)境條件下出現(xiàn)擊穿短路現(xiàn)象。故線一地之間的耐壓性能對保護人身安全有重要意義,一旦設(shè)備或裝置的絕緣保護措施失效,可能導致人員傷亡。xxxx傳導發(fā)射整改與定位電源濾波器的安裝濾波器的安裝方式直接影響了濾波器的濾波效果,為了充分發(fā)揮濾波器的性能,在安裝濾波器時應(yīng)遵循以下原則:1)在電源入口處就近安裝,最好用濾波器殼體蓋住機箱上的電源線入口孔。2)接地線越短越好;3)濾波器殼體與機箱良好搭接;4)濾波器輸入輸出線分開,不能并行或交叉;5)避免濾波器附近有強干擾源。xxxx傳導發(fā)射整改與定位濾波器的正確安裝

電源濾波器的安裝1、電源濾波器不能存在電磁耦合路徑①電源輸入線過長;②電源濾波器的輸入線和輸出線靠的過近。此兩種都是不正確的安裝方式,問題的本質(zhì)在于,濾波器的輸入端電線和它的輸出端電線之間存在有明顯的電磁耦合路徑。這樣一來,存在于濾波器某一端的EMI信號會逃脫濾波器對它的抑制,不經(jīng)過濾波器的衰減而直接耦合到濾波器的另一端去。因此濾波器輸入與輸出先需有效分開。xxxx傳導發(fā)射整改與定位電源濾波器的安裝另外,如上述兩種把電源濾波器都是安裝在設(shè)備屏蔽的內(nèi)部,設(shè)備內(nèi)部電路及元件上的EMI信號會因輻射在濾波器的(電源)端引線上生成EMI信號而直接耦合到設(shè)備外面去,使設(shè)備屏蔽喪失對內(nèi)部元件和電路產(chǎn)生的EMI輻射的抑制。當然,如果濾波器(電源)上存在有EMI信號,也會因輻射而耦合到設(shè)備內(nèi)部的元件和電路上,從而破壞濾波器和屏蔽對EMI信號的抑制作用。所以起不到效果。xxxx傳導發(fā)射整改與定位電源濾波器的安裝2、不能將線纜捆扎在一塊一般來說,在電子設(shè)備或系統(tǒng)內(nèi)安裝電源濾波器時要注意的是,在捆扎設(shè)備電纜時,千萬不能把濾波器(電源)端和(負載)端的電線捆扎在一起,因為這無疑加劇了濾波器輸入輸出端之間的電磁耦合,嚴重破壞了濾波器和設(shè)備屏蔽對EMI信號的抑制能力。xxxx傳導發(fā)射整改與定位電源濾波器的安裝3、要盡量避免使用長接地線電源濾波器輸出端連接變頻器或電機的接線長度不超過30厘米為宜。因為過長的接地線意味著大大增加接地電感和電阻,它會嚴重破壞濾波器的共模抑制能力。較好方法是,用金屬螺釘與星形彈簧墊圈把濾波器的屏蔽牢牢地固定在設(shè)備電源入口處的機殼上。xxxx傳導發(fā)射整改與定位電源濾波器的安裝4、電源濾波器輸入線、輸出線必須拉開距離電源濾波器輸入線、輸出線必須拉開距離,切忌并行,以免降低濾波器效能。5、電源濾波器外殼與機箱殼必須良好接觸變頻器專用濾波器金屬殼與機箱殼必須保證良好面接觸,并將接地線接好。6、電源濾波器的連接線宜選用雙絞線電源濾波器的輸入、輸出連接線以選用屏蔽雙絞線為佳,它可有效消除部分高頻干擾信號。

xxxx傳導發(fā)射整改與定位濾波器使用常見錯誤在實驗測試過程中,我們常遇到這樣的情況:雖然設(shè)計工程師在設(shè)備電源線上接了電源濾波器,但是該設(shè)備還是不能通過"傳導騷擾電壓發(fā)射"測試,工程師懷疑濾波器的濾波效果不好,不斷更換濾波器,仍不能得到理想的效果。xxxx傳導發(fā)射整改與定位分析設(shè)備超標的原因,不外乎以下兩個方面:1)設(shè)備產(chǎn)生的騷擾太強;2)設(shè)備的濾波不足。對于第一種情況,我們可以通過在騷擾源處采取措施,降低騷擾的強度,或者增加電源濾波器的階數(shù),提高濾波器對騷擾的抑制能力來解決。對于第二種情況,除了濾波器自身性能不好以外,濾波器的安裝方式對它的性能影響很大。這一點往往是被設(shè)計工程師忽視的。在很多測試中,我們通過更改濾波器的安裝方式就能使設(shè)備順利通過測試。下面是一些常見的濾波器錯誤安裝方式對濾波器性能影響的實例。xxxx傳導發(fā)射整改與定位輸入線太長許多設(shè)備的電源線進入機箱后,經(jīng)過很長的導線才接到濾波器的輸入端。例如,電源線從機箱后面板輸入,走行到前面板的電源開關(guān),又回到后面板接到濾波器?;蛘邽V波器的安裝位置距離電源線入口較遠,造成引線太長。由于電源入口到濾波器輸入端的引線過長,設(shè)備產(chǎn)生的電磁騷擾通過電容性或電感性耦合,重新耦合到電源線上,而且騷擾信號的頻率越高,耦合越強,造成實驗失敗。xxxx傳導發(fā)射整改與定位平行走線有的工程師為了使機箱內(nèi)部的走線美觀,常常把線纜捆扎在一起,這對電源線是不允許的。如果把電源濾波器的輸入輸出線平行走線或捆扎在一起,由于平行傳輸線之間存在分布電容,這種走線方式相當于在濾波器的輸入輸出線之間并接了一個電容,為騷擾信號提供了一條繞過濾波器的路徑,導致濾波器的性能大幅下降,頻率很高時甚至失效。等效電容的大小與導線距離成反比,與平行走線的長度成正比。等效電容越大,對濾波器性能的影響越大。xxxx傳導發(fā)射整改與定位接地和殼體這種情況也比較普遍。許多工程師安裝濾波器時,濾波器的殼體和機箱之間搭接不良(有絕緣漆);同時,使用的接地線較長,這將導致濾波器的高頻特性變壞,降低濾波性能。由于接地線較長,在高頻時導線的分布電感不能忽視,如果濾波器搭接良好,干擾信號可以通過殼體直接接地。如果濾波器的殼體和機箱之間搭接不良,相當于濾波器的殼體(地)與機箱之間存在一個分布電容,這將導致濾波器高頻時接地阻抗較大,尤其在分布電感和分布電容諧振的頻率附近,接地阻抗趨于無窮。

xxxx傳導發(fā)射整改與定位接地和殼體由于濾波器接地不良,接地阻抗較大,有一部分騷擾信號能通過濾波器。為了解決搭接不良,應(yīng)把機箱上的絕緣漆刮掉,保證濾波器殼體和機箱有良好的電氣連接。在這種安裝方式下,濾波器的殼體和機殼接觸良好,堵住電源線在機箱上的開口,提高了機箱的屏蔽性能;另外,濾波器的輸入輸出線之間有機箱屏蔽相隔離,消除了輸入輸出線之間的騷擾耦合,保證濾波器的濾波性能。

xxxx傳導發(fā)射整改與定位磁環(huán)它是電子電路中常用的抗干擾元件,對于高頻噪聲有很好的抑制作用,一般使用鐵氧體材料(Mn-Zn)制成。磁環(huán)在不同的頻率下有不同的阻抗特性,一般在低頻時阻抗很小,當信號頻率升高磁環(huán)表現(xiàn)的阻抗急劇升高。信號頻率越高,越容易輻射出去,而一般的信號線都是沒有屏蔽層的,那么這些信號線就成了很好的天線。在磁環(huán)作用下,使正常有用的信號很好的通過,又能很好的抑制高頻干擾信號的通過,而且成本低廉。所以大家在顯示器信號線,USB連接線,甚至高檔鍵盤、鼠標上看的塑料疙瘩型的一體式磁環(huán)就不足為奇了。xxxx傳導發(fā)射整改與定位磁環(huán)

EMI吸收磁環(huán)抑制共模干擾時,將電源線的兩根(正負)同時穿過一個磁環(huán),有效信號為差模信號,EMI吸收磁環(huán)對其沒有任何影響,而對于共模信號則會表現(xiàn)出較大的電感量。磁環(huán)的使用中海油一個較好的方法是讓穿過的磁環(huán)的導線反復(fù)繞幾下,以增加電感量??梢愿鶕?jù)它對電磁干擾的抑制原理,合理使用它的抑制作用。

xxxx傳導發(fā)射整改與定位磁環(huán)不同的鐵氧體抑制元件,有不同的最佳抑制頻率范圍。通常磁導率越高,抑制的頻率就越低。此外,鐵氧體的體積越大,抑制效果越好。在體積一定時,長而細的形狀比粗而短的抑制效果好,內(nèi)徑越小抑制效果也越好。但在有直流或交流偏流的情況下,還存在鐵氧體飽和的問題,抑制元件橫截面越大,越不易飽和,可承受的偏流越大。

xxxx傳導發(fā)射整改與定位磁環(huán)在低頻段,鐵氧體抗干擾磁芯呈現(xiàn)出非常低的感性阻抗值,不影響數(shù)據(jù)線或信號線上有用信號的傳輸。而在高頻段,從10MHz左右開始,阻抗增大,其感抗分量仍保持很小,電阻性分量卻迅速增加,當有高頻能量穿過磁性材料時,電阻性分量就會把這些能量轉(zhuǎn)化成為熱能耗散掉。這樣就構(gòu)成一個低通濾波器,使高頻噪音信號有大的衰減,而對低頻有用信號的阻抗可以忽略,不影響電路的正常工作。

EFT干擾一般從100k~100MHz,集中在幾十兆。

xxxx傳導發(fā)射整改與定位磁環(huán)阻抗曲線

xxxx傳導發(fā)射整改與定位磁環(huán)應(yīng)用

xxxx傳導發(fā)射整改與定位傳導整改舉例xxxx傳導發(fā)射整改與定位傳導整改舉例xxxx傳導發(fā)射整改與定位傳導整改舉例xxxx傳導發(fā)射整改與定位傳導整改舉例傳導發(fā)射整改與定位xxxx靜電放電試驗時,特別是產(chǎn)品工作時操作、維護的人手可以接觸到的地方(開關(guān)、指示燈、按鈕、復(fù)位鍵等)必須進行靜電放電試驗,這些地方的靜電放電試驗可能會導致系統(tǒng)復(fù)位、死機、程序跑飛等。另外靜電放電還能對PCB上的器件造成傷害或潛在的損傷。

ESD容易出現(xiàn)問題的部位:

接口連接處ESD問題

面板按鈕ESD問題

縫隙的ESD問題xxxx靜電整改與定位

ESD問題一般采用兩種方式

疏導:

快速泄放掉靜電電流;或是其通過的路徑盡量避開相關(guān)的敏感器件或線路;

圍堵:

通過相應(yīng)的措施使靜電放電電流盡量不產(chǎn)生,相關(guān)的敏感器件或線路感受不到靜電干擾xxxx靜電整改與定位接口連接處ESD問題

接口連接處一般都由金屬外殼造成,常用的解決方法如下:

1、保證連接器的金屬外殼和設(shè)備的金屬外殼良好接觸,使靜電電流直接從設(shè)備外殼泄放到大地上,可以采用導電布、鋸齒簧片等屏蔽材料來保證連接器的外殼和設(shè)備外殼良好搭接;

2、避免復(fù)位信號電路(線)、片選信號線以及控制信號電路等敏感電路靠近接口連接器。xxxx靜電整改與定位接口信號線ESD問題

對接口連接處進行靜電測試時,連接線極易產(chǎn)生靜電電流,通常采用如下方式:

1、采用TVS管進行靜電抑制(TVS管為瞬態(tài)抑制二極管),并使用限流電阻進行限流

2,選用抗靜電能力較強的接口芯片xxxx靜電整改與定位面板按鍵ESD解決方法:

1、指示燈,按鍵等在面板上的開孔應(yīng)盡可能小;

2、指示燈,按鍵下面的PCB板遠離開孔;

3、指示燈,按鍵與PCB用較好絕緣材料隔絕開來;

4、面板的金屬邊通過最短的路徑接到電源的大地,盡可能地是電流通過地瀉放到大地;

5、在面板上增加一層透明絕緣高絕緣的材料來隔絕;

6、用TVS管或是電容對按鍵所在的線路進行處理;

7、改變面板下信號線的走線方式或在信號線上加上磁環(huán)xxxx靜電整改與定位縫隙的ESD問題的解決方法:

對縫隙PCB板裸露

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