Защита устройства от ЭМП Опции

[asrael]

Нужно, чтобы устройство успешно прошло испытания на ЭМС по устойчивости к наносекундным импульсным помехам (ГОСТ Р 51317.4.4-99) по 4 степени жесткости испытаний и критерию качества функционирования "А", т.е. 4 кВ помехи, 2,5 кГц и без сбоев.
Само устройство состоит из 2-х плат, соединенных 40-жильным IDC кабелем, помещенных в железный корпус. На "силовой" плате размещен импульсный источник питания и силовые компоненты, а также разъемы для подключения внешних цепей. На "управляющей" плате - микроконтроллеры и аналоговые цепи согласования сигналов на ОУ.
Ноль схемы не заземлен (нужно ли и почему?). Корпус - заземлен.
К устройству подключается 25 проводов. Нужно "очистить" их от помех до ввода. Т.е. внешний фильтр.
Токи до 5 А, напряжения до 300 В.
Вопрос к знатокам - как это сделать проще и эффективнее всего?
Заранее спасибо.

[ЮВГ]

Нужно, чтобы устройство успешно прошло испытания на ЭМС

Ноль схемы не заземлен (нужно ли и почему?). Корпус - заземлен.

Гадать сложно - пришлите фото.

Самое простое и бюджетное решение - ферритовые клипсы на все кабели. Дополнительно стоит посмотреть как соединяются корпуса разъемов с железкой корпуса.

Корпус заземлен - видимо имеется ввиду что зеленый провод из питающего кабеля 220 В соединен с корпусом сразу. Это логично.

[asrael]

Ферритовые клипсы помогают недостаточно (без них прошивка слетает сразу, с ними - немного погодя . Лучше - ферритовое кольцо на шлейфе между платами, но получается критерий "Б". А нужен "А"

[ЮВГ]

Ферритовые клипсы помогают недостаточно (без них прошивка слетает сразу, с ними - немного погодя . Лучше - ферритовое кольцо на шлейфе между платами, но получается критерий "Б". А нужен "А"

Вы IDC кабель вокруг кольца мотаете? Есть же клипсы для плоского кабеля.

Пришлите еще фото со снятой крышкой.

Комментарии к фото:
1. Ваш корпус не экранирует платы, так как он полностью прокрашен. Решение - изнутри крышку ободрать. На корпус для обеспечения контакта наклеить: Защищающая прокладка (Shield Form 71TS CN) - состоит из полиуретановой резины, обернутой в токопроводящую медно-никелевую ткань.
2. Знак "земля" нанесен у прокрашенного места - обеспечить контакт сложно. Под землю выводите отдельную клемму.
3. Если Ваш блок ставится в стойку - надо продумать как сделать соединение корпуса с несущей стойки по "земле".

Сообщение отредактировал ЮВГ - Jun 5 2009, 09:31

[Dog Pawlowa]

Вопрос к знатокам - как это сделать проще и эффективнее всего?

Грамотно переразложить место подключения кабеля к "управляющей плате".
Соединить корпус со схемной землей "силовой платы" возле разъема кабеля через конденсатор.

[asrael]

Вы IDC кабель вокруг кольца мотаете? Есть же клипсы для плоского кабеля.

Клипсы для плоского кабеля стоят дорого, а толку от них будет меньше. 3 витка шлейфа на феррите 45х27х12 - значительно эффективнее.

Экранирование плат это хорошо, но тоже кардинально проблемы не решает. Про краску мы знаем.
Земля при испытаниях сделана очень хорошо. Толку нет.

Соединить корпус со схемной землей "силовой платы" возле разъема кабеля через конденсатор.

Попробуем, спасибо.

Еще факт: на крышку наклеена пленочная панель управления - 7 кнопок и 5 светодиодов. При ее отключении от "управляющей платы" сбои становятся ГОРАЗДО РЕЖЕ или пропадают совсем.

Для ЮВГ:


Сообщение отредактировал asrael - Jun 10 2009, 10:23

[DVF]

Линии от кнопок, которые идут на вход шунтируйте через 1000пФ на 0. Какой по счету бубен сменили? Недавно так же плясал. Но у меня помеха лезла по земле, а 0 схемы был заземлен. Несколько витков соединяющего провода вокруг ферритового кольца сняло проблему. У вас, значит, лезет через клавиатуру - на ней и сосредоточьтесь. На девайсе есть ЖК-индикатор? Он сбивается, а устройство в целом продолжает работать?

[asrael]

Шунтировали, правда через 100 нФ - толку нет, попробуем меньше.
ЖКИ сбивается чаще, но и контроллер иногда слетает.

[ЮВГ]

Клипсы для плоского кабеля стоят дорого, а толку от них будет меньше. 3 витка шлейфа на феррите 45х27х12 - значительно эффективнее.

Экранирование плат это хорошо, но тоже кардинально проблемы не решает. Про краску мы знаем.
Земля при испытаниях сделана очень хорошо. Толку нет.

Плоские клипсы работают значительно лучше, чем конструкция на фото.

По понятиям ЭМС земли - контура вокруг плат - у Вас нет - видны же прокладки на крышке и краска на блоке.

Еще один источник проблем по ЭМС скорее всего связан с дыркой и разъемом? Это что?


По понятиям ЭМС подобных прямых углов быть не должно.

Прикрепленные изображения

 

[Василий Зыков]

Шунтировали, правда через 100 нФ - толку нет, попробуем меньше.
ЖКИ сбивается чаще, но и контроллер иногда слетает.

Я с такой же проблемой сталкивался (сбои в работе ЖКИ). Индикатор располагался между железной панелью
стиральной машины и платой со схемой (в общем-то также, как и у Вас). Проблемы возникали регулярно (зависание индикатора), пока не соединили общий провод схемы с корпусом машины (корпус машины заземлен) конденсатором 1000пФ. Как рукой сняло.

[asrael]

Плоские клипсы работают значительно лучше, чем конструкция на фото.

По понятиям ЭМС земли - контура вокруг плат - у Вас нет - видны же прокладки на крышке и краска на блоке.

Еще один источник проблем по ЭМС скорее всего связан с дыркой и разъемом? Это что?


По понятиям ЭМС подобных прямых углов быть не должно.

Платы с двух сторон залиты землей, везде где место есть. Краска на блоке есть, но помехи идут по проводам. Это тоже факт, подтвержденный испытаниями.

Про плоские клипсы - неправда. Пробовали. Кольцевой феррит ЗНАЧИТЕЛЬНО эффективнее.

Там разъем USB (контроллер, который им заведует, не виснет).

Про прямые углы согласен, но предыдущая модель плат, разведенная автотрассировщиком topor (гладко, без углов), вела себя не лучше.

[ЮВГ]

Платы с двух сторон залиты землей, везде где место есть. Краска на блоке есть, но помехи идут по проводам. Это тоже факт, подтвержденный испытаниями.

Там разъем USB (контроллер, который им заведует, не виснет).

Помехи идут по проводам, так как провода - это антенны.

Экран USB провода - антенна, так как он не соединен с корпусом.

Уще раз - есть корпуса, декоративные, есть корпуса и правила проектирования, обеспечивающие экранирование от внешних помех устройство внутри корпуса. Сделать экранирующий корпус проще, чем вечно дорабатывать плату.

Чудеса с лучше работающим кольцом - все и везде свистит по высокой частоте.

[DVF]

asrael, мы поступили следующим образом. Выяснилось, что помеха лезет с корпуса через зануление минуса схемы. Провод этого зануления протащили шетью витками через ферритовое кольцо. Тут сбои контроллера прекратились. Мало того, для сертификации подстраховались и кабель питания от платы, где размещен источник до платы с МК и ЖКИ тоже протащили через ферритовое кольцо 4-6 витков (кстати, провод зануления находится на плате источника). Далее, на вход тактирования ЖКИ поставили конденсатор 1000пФ на минус. Тут и ЖКИ перестал сбиваться. Успехов.

Сообщение отредактировал DVF - Jun 26 2009, 13:55

[asrael]

Помехи идут по проводам, так как провода - это антенны.

Экран USB провода - антенна, так как он не соединен с корпусом.

Уще раз - есть корпуса, декоративные, есть корпуса и правила проектирования, обеспечивающие экранирование от внешних помех устройство внутри корпуса. Сделать экранирующий корпус проще, чем вечно дорабатывать плату.

Чудеса с лучше работающим кольцом - все и везде свистит по высокой частоте.

Как сделать хороший экран я знаю - герметичный ящик. Но есть куча функциональных особенностей, которые не позволяют поместить устройство в такой корпус. Поэтому приходится мириться с неидеальностью экрана. Тут люди в другой ветке писали, что можно дозвонится на телефон, лежащий в кастрюле с закрытой крышкой, чего уж говорить про наш корпус с кучей отверстий и щелей. Поэтому я хочу в следующей версии отказаться от металлического корпуса совсем и применять местное экранирование и фильтрацию. В связи с этим прошу не обращать на корпус никакого внимания.

Сейчас делаю плату- фильтр сигналов. Результаты сообщу. От всех манипуляций пока нет достойного эффекта, так что тема еще актуальна.

Большое спасибо всем за советы.

[ЮВГ]

Как сделать хороший экран я знаю - герметичный ящик.

В Вашем случае герметичный ящик не нужен. Зачем утрировать?

Хороший экран может иметь кучу дыр, и работать. Мне бросилось в глаза решение с разъемом USB - посмотрите как это сделано в любом настольном компе, в компах разъем тоже стоит на плате. Конструктора во всем мире при решение проблем ЭМС заботятся о создании единой внешней поверхности, подключенной кратчайшем способом к соединительным кабелям, россиянам мировой опыт не указ.:-)

[Guest_orthodox_*]

Я решал подобную проблему, наносекунд на 4кв (рассчитывал, собственно, на 8 на всякий случай, просто в генераторе такого предела уже не было), активно используя сам корпус для отвода помех мимо входов (если дозволено так выразиться).
Тоже было две платы, ЖКИ и кнопки на одной из них.

Кольца на шлейфе помогают прекрасно, тоже думаю, что не хуже клипсы. Возможно и не лучше - но поскольку это вспомогательное средство, то и не очень важно.

Если возьмем за основу сам корпус, как общую точку - то можем подключаться к нему в нескольких удаленных точках, сталь 1 мм достаточно хороша для этого. Единственно, подключение делать низкоиндуктивным , а это не всегда получится с индикаторной платой. Однако постараться надо - у нас было 4 стойки по углам (не на крышке крепилась) , не Бог весть что, но основную часть помехи все же сажали на корпус , остальное добивало ферритовое кольцо на сигнальном шлейфе. Если же эта плата на крышке - придется дотянуть ее "ноль" до корпуса, или напрямую, или через основную плату - широким шлейфом, покороче. Одиночный провод не подойдет. Ибо нужна малая индуктивность. В приведенном случае, например, можно несколько перемычек с индикаторной земли на основную , потом уже в корпус от основной. Эти перемычки, ес-но, без феррита, у них задача обратная.
Защита входов/выходов (кстати, разве не испытывают устройство с подключенным ко входам кабелем?) в конце концов тоже сливает помехи на корпус, причем важно по плате не тянуть более чем на 3-4 квадрата, ну и для полного подавления гасить в две ступени, каждая со своим отводом на корпус. Сапрессоры для этого работают прекрасно, более почти ничего не нужно, во второй ступени даже стабилитроны годятся.

Все это вместе помогало и на микросекундах и на статике тоже. Тоже все по верхним пределам...Выше четвертой ступени жесткости, критерий А.
Единственно, на искре по верхнему пределу автоматы в сети выбило пару раз, но прибор не сбился - просто помехе некуда было идти, она в сеть и ушла...
(последнее для прохождения было не нужно, просто баловались...)
PS на всякий случай - 4 квадрата - имелось в виду что проводник на плате имеет отношение длины к ширине не более 4.
PPS Здорово помогает основную трассировку делать в одном слое, а второй почти полностью использовать для земли, не нарушая его целостность, кроме коротких "перемычек" (Топором это удобно делать, чем другим можно - не знаю).

Конструктора во всем мире при решение проблем ЭМС заботятся о создании единой внешней поверхности, подключенной кратчайшем способом к соединительным кабелям, россиянам мировой опыт не указ.:-)

Эт точно, не указ...Мы пока проходили - поглядели, сколько всего наворочено от помех даже для 2-3 жесткости у разных зарубежных приборов - феррриты, клипсы, катушки, фильтры иногда в отдельном ящике даже.... Наш по выше 4 жесткости вообще казался пустым внутри... Однако работал стабильнее... Наверное потому, что помехи сначала моделировали и защиту рассчитывали , на все виды испытаний... А не подбирали по месту с бубном...

Единственно, о ком не скажу худого слова - немцы и шведы, у тех, видать, тоже рассчитано...

[shf_05]

Эт точно, не указ...Мы пока проходили - поглядели, сколько всего наворочено от помех даже для 2-3 жесткости у разных зарубежных приборов - феррриты, клипсы, катушки, фильтры иногда в отдельном ящике даже.... Наш по выше 4 жесткости вообще казался пустым внутри... Однако работал стабильнее... Наверное потому, что помехи сначала моделировали и защиту рассчитывали , на все виды испытаний... А не подбирали по месту с бубном...
Единственно, о ком не скажу худого слова - немцы и шведы, у тех, видать, тоже рассчитано...

А в чем Вы моделировали если не секрет?

[one_eight_seven]

Эт точно, не указ...Мы пока проходили - поглядели, сколько всего наворочено от помех даже для 2-3 жесткости у разных зарубежных приборов - феррриты, клипсы, катушки, фильтры иногда в отдельном ящике даже.... Наш по выше 4 жесткости вообще казался пустым внутри... Однако работал стабильнее... Наверное потому, что помехи сначала моделировали и защиту рассчитывали , на все виды испытаний... А не подбирали по месту с бубном...

Единственно, о ком не скажу худого слова - немцы и шведы, у тех, видать, тоже рассчитано...

Угу. И продают они тысячами если не десяткамит тысяч экземпляров единожды выпустив. А вы так и будете из подвала в подвал бегать с миллиметровой сталью, ферритами и сапрессорами и подгонять по месту? Это не инженерное решение, если, конечно, не выпускается коллаэдр.

К сожалению, по фотографиям мне ничего не видно, поскольку, я, обычно, решал такие вопросы схемотехнически, а конструктивными вопросами занимался напарник. Но у меня есть некоторые вопросы:
1. Плёночная клавиатура соединяется с платой чем?
2. Сколько "земляных" проводов в 40-жильном кабеле и как они распределены?
3. Как разведены и защищены критичные места? (Тактовые генераторы, их распределение по плате, высокоомные входы и тем более выходы)
4. Питание логики.

Конечно, если устройство уже ушло в серию, то многие из этих вопросов (кроме проводов соединения) уже не решить без влезания со скальпелем в конструкцию.

Кроме того, очень важно, как и чем питается ваше устройство на испытаниях. У нас был случай, когда просто замечательно спроектированная радиостанция проверялась не с аккумулятором, а с лабораторным источником питания. Так вот она, выходя на передачу задавала сама себе такого джазу по проводам питания... Правда, это было сразу заметно, поскольку такого же джазу она задавала выходам источника, а они аккуратно измерялись.

Сообщение отредактировал one_eight_seven - Aug 29 2009, 15:07

[Guest_orthodox_*]

А в чем Вы моделировали если не секрет?

Смеяться будете - в Микрокапе.
Собственно, если видишь, что и куда идет - можно и на листе бумаги иногда карандашом

Угу. И продают они тысячами если не десяткамит тысяч экземпляров единожды выпустив. А вы так и будете из подвала в подвал бегать с миллиметровой сталью, ферритами и сапрессорами и подгонять по месту? Это не инженерное решение, если, конечно, не выпускается коллаэдр.

Идиотизм какой-то...Кто ходит на сертификацию, не собираясь выпускать? удовольствие не из дешевых ... да и труда бумажного - не дай Бог.
Выпускается оно, естественно, теми самыми тысячами...
Да и что бы я там делал, если бы не ожидал выпуска?
Мне, вообще-то заказ на корпуса был нужен, потому я и помогал...
Без сертификации не особо навыпускаешься...

Я так понял, просто походя пнуть захотелось?
Попытка не защитана, ниасилил
Насчет подгона по месту - Вы поняли с точностью до наоборот.
Я как раз тупо просчитал все , после чего прошел с первой попытки с запасом на три ступени вверх.
Но поскольку мне этот запас ничего лишнего по комплектующим не стоил - я в этом греха не вижу.

А вот в довольно именитых импортных изделиях частенько наблюдал следы именно подгона и плясок с бубном.
Поверьте, когда варишься в проблеме, видно каким путем шли люди, просто глядя на конструкцию...
Видно, как "чистые схемотехники" навешивали катушек и фильтров, которые не работают из-за паразитов конструктива...

я, обычно, решал такие вопросы схемотехнически, а конструктивными вопросами занимался напарник.

Ну, это я сразу заметил по тексту, обращенному ко мне
Ничего, тут главное - начать. В принципе, это та же схемотехника, надо просто открыть глаза...
Я преимущественно схемотехник, потому с этой точки зрения и решаю подобные вопросы...
Главное - правильно изобразить эквивалентную схему конструкции

[one_eight_seven]

Вы поняли с точностью до наоборот.

Да, видимо, с точностью до наоборот.

[asrael]

Но у меня есть некоторые вопросы:
1. Плёночная клавиатура соединяется с платой чем? пленочным 14-жильным шлейфом
2. Сколько "земляных" проводов в 40-жильном кабеле и как они распределены? 3, как попало
Остальное не подлежит изменениям.

Сообщение отредактировал asrael - Sep 24 2009, 10:15

[Guest_orthodox_*]

Это к чему процитровано? Если к помехам - так шлейфовые провода желательно током помех не нагружать, ничего путного не выйдет.
Для тока помех - свой путь иметь желательно... А для сигнальных - наверное, нормально...Без помех же работает?

[asrael]

one_eight_seven спросил, я ему ответил. Красным, в цитате.
А как реализовать путь именно для помех? и почему их нельзя просто не пускать внутрь?
Без помех конечно работает.

Сообщение отредактировал asrael - Sep 25 2009, 05:10

[asrael]

Переделал плату на четырехслойную, добавил буферные МС, сгладил углы дорожек, жестко заземлил (посадил на корпус через крепеж) ноль схемы. Все стало гораздо лучше, 4 степень жесткости по наносекундным помехам держит. Статику выдерживает 8 кВ периодический разряд (по ГОСТ требуется однократный). Оставил ферритовое кольцо на шлейфе для профилактики, никаких у-конденсаторов, феритовых бусин, варисторов и т.д. не потребовалось.

Сообщение отредактировал asrael - Mar 9 2010, 05:19

[Guest_orthodox_*]

one_eight_seven спросил, я ему ответил. Красным, в цитате.
А как реализовать путь именно для помех? и почему их нельзя просто не пускать внутрь?
Без помех конечно работает.

Ну, елки зеленые...
забыл я отследить и не ответил...
Извините...

ну ладно, раз все заработало - то и хорошо.
на случай чего - в личку пинать надо, она автоматом перед глазами выскакивает , напоминает...

[asrael]

Бывает )
Сейчас мы как раз проводим испытания изделия на ЭМС. Приехали люди из Питера, привезли гору приборов и мучают наши железки. Наносекунды, статику, радиопомехи и помехоэмиссию уже прошли успешно. Сейчас боюсь за микросекунды и помехи в линии связи. Это будет завтра...

Сообщение отредактировал asrael - Mar 14 2010, 18:28

[Guest_orthodox_*]

Бывает )
Сейчас мы как раз проводим испытания изделия на ЭМС. Приехали люди из Питера, привезли гору приборов и мучают наши железки. Наносекунды, статику, радиопомехи и помехоэмиссию уже прошли успешно. Сейчас боюсь за микросекунды и помехи в линии связи. Это будет завтра...

За это не волнуйтесь, оно решается проще всего.
Практически там голая схемотехника...
Если что - по ходу откорректируется