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嘉峪檢測網(wǎng) 2021-01-25 22:43
Q:產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中有些產(chǎn)品前端是開關(guān)電源,帶有保護接地;后端是弱電的功能電路,有時候PCB上也有自己的回路地,一般來說這些地之間能否連通?
A:有時候有些功能電路中有模擬電路和數(shù)字電路等復(fù)雜電路,如果地平面沒有很好的處理,回路地中容易出現(xiàn)高頻噪聲引起相關(guān)的共模的干擾,前后端的地平面能量不太均等,一般不建議直接連接。
弱電的功能電路的地阻抗較大,有較多成分的共模噪聲,與開關(guān)電源大地接通易造成輻射和傳導(dǎo)超標(biāo)的雙重問題。通常切斷弱電或主板與機殼地的連接,對低頻噪聲有較好的改善。另外,電源接地建議多采用并聯(lián)單點接地的方式,特別在電源有大小功率輸出的線路中。
接地的前提是需要知道電流路徑和地阻抗的大小。
如果兩邊的地確實要直接連接的話,因為需要考慮產(chǎn)品的結(jié)構(gòu),其安規(guī)耐壓測試,應(yīng)用部分的耐壓是否能通過需要測試驗證。
Q:醫(yī)療器械中的內(nèi)窺鏡產(chǎn)品或者有成像功能帶視頻輸出端口的,一般使用HDMI傳輸,其RE往往是會fail,一般考慮的解決措施是如何的?
A:關(guān)于HDMI傳輸?shù)男盘栂嚓P(guān)整改經(jīng)驗在行業(yè)內(nèi)有過很多的分享。如果產(chǎn)品接口的接地和屏蔽設(shè)計得不合理,其時鐘的倍頻可能會超標(biāo)得很夸張。通常來說,HDMI的信號路徑上的阻抗匹配,適當(dāng)?shù)腷ead或者電阻是比較重要的;端口的接地設(shè)計,HDMI線材的匹配和屏蔽也是比較關(guān)鍵的。
HDMI差分信號線分組平行走線,盡可能從IC到接口使用最短路徑,直線走線,信號線對應(yīng)層的參考地要完整連續(xù),同層的包地線徑要盡可能的粗和連續(xù)。測試外接的HDMI Cable或是內(nèi)部的連接走線,都需要金屬編制網(wǎng)環(huán)接包裹,在與接頭的連接處一圈壓合,并且用焊接連接。
接口的屏蔽需要使用環(huán)包的全屏蔽而不是單細鋁箔的搭接屏蔽。在信號路徑中加共模電感可能是有效的,但可能會對圖像質(zhì)量有一定的影響。在PCB設(shè)計允許的情況下,盡可能不使用或者少使用共模電感。最后就是接地的考慮,機殼與HDMI的共地也需要會造成更大的共模干擾,需要加以識別和隔離。
Q:帶操作面板的產(chǎn)品,往往有控制電路,抗擾干能力比較弱,而醫(yī)療器械的EMC標(biāo)準(zhǔn)中的脈沖群和靜電測試等級相對比較高,這種產(chǎn)品的ESD和EFT的解決思路一般是如何的?
A:確實,現(xiàn)在智能化的醫(yī)療產(chǎn)品,往往是帶有控制電路的,而醫(yī)療產(chǎn)品的EMC標(biāo)準(zhǔn)對ESD和EFT的要求又比較高。
一般來說,EFT需要在電源端濾波,采購的成品開關(guān)電源往往濾除傳導(dǎo)干擾,不能很好的濾除相對高頻的脈沖干擾。脈沖群是共模干擾,在電源端考慮與針對脈沖群的額外濾波電路,或吸收脈沖的TVS等器件,并考慮就近接地。另外一個思路是,可以加隔離變壓器或光耦做隔離處理。
ESD需要找合理的放電路徑,把敏感電路做一定的隔離。操作面板上的盡量使用密封的按鍵開關(guān),金屬部分做得比較靠近內(nèi)部,讓靜電不容易放進去。如果由于體積因素,不能完全消除靜電的放電路徑,可以考慮在敏感電路外就近接地或增加靜電二極管等防護器件。
Q:對于產(chǎn)品已經(jīng)到送檢階段,EMC測試失敗,這時候PCB基本上不能再動了,允許在產(chǎn)品外圍增加一些成本,這時候比較合理和可行的整改方式一般有哪些?
A:如果PCB已經(jīng)不能再修改了,一般考慮從產(chǎn)品的外圍著手。
如果是EMI中的傳導(dǎo)問題,可以在合適的位置增加符合安規(guī)要求的成品濾波器;
如果是EMI中的輻射問題,可以考慮干擾來源,80MHz以下的寬帶低頻干擾可能是開關(guān)電源或者產(chǎn)品的屏蔽不好,更換開關(guān)電源或者改進屏蔽;100MHz以上的窄帶干擾,需要識別是否互連信號線的問題,更換屏蔽互連線或者加磁環(huán);對于確定的某clock信號,也需要識別其傳輸路徑,考慮切斷共模的輻射路線;而對PCB上的差模信號,則可以對識別出來的問題電路加屏蔽。
如果是抗擾度的問題,對于脈沖群,適當(dāng)?shù)拇怒h(huán)和針對性的濾波器可能會起到作用;對于靜電,優(yōu)先考慮敏感電路的結(jié)構(gòu),避開靜電干擾,如實在無法避免,在合適的位置并聯(lián)靜電二極管之類的吸收器件;對于浪涌的問題,壓敏電阻或者放電管是常見的吸收器件。
對于傳導(dǎo)抗擾度的問題,類似傳導(dǎo)發(fā)射的解決方案,增加濾波器,只是要注意傳導(dǎo)抗擾度會測試到80MHz,需要考慮濾波器件的選擇。
Q:產(chǎn)品設(shè)計上,PCB的走線,接地等對EMI來說有哪些基本的原則,可以避免大的EMI 問題?
A:信號走線的回路盡量面積小;不同的信號回路之間盡量不要交叉和重疊;合理利用過孔;不同電路層之間合理安排;能量相差比較大的區(qū)塊電路盡量不共同接地;時鐘信號比較強的路徑上預(yù)留吸收或者濾波器件的位置;強干擾的信號線接口預(yù)留濾波的電路位置。
I/O接口遠離高頻噪音區(qū)/相互作用的元器件盡量靠近放置在一起/遵循最短路徑擺放元器件;數(shù)字模擬地切割布局,連接處可以預(yù)留電阻或電容的位置/高頻元器件的地盡量隔離/接口的地要與機殼地良好連接;敏感信號線和電源線路預(yù)留電阻或磁珠以及旁路電容的位置;參考地需要盡可能完整連續(xù),電源的路徑要粗,并充分考慮電流回路面積,使其小之再小。
Q: 一個復(fù)雜的系統(tǒng)測試時出現(xiàn)EMC失敗,對EMI發(fā)射和EMS抗擾度來說,如何快速定位其問題點?
A:往往問題點的準(zhǔn)確定位就意味著問題解決的一半,對于復(fù)雜的系統(tǒng)進行EMC測試,可以用分別開啟和關(guān)閉功能模塊來識別和定位問題點,但有時候要考慮傳輸路徑,適當(dāng)用示波器,近場探頭去識別。電路的布線圖和方塊圖也是重要的參考文件,和做產(chǎn)品設(shè)計的硬件工程師一起探討,能事半功倍。
來源:熠品臨床前研究與檢測中