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标题: 请教岛主几个EMC问题 [打印本页]

作者: jim_gao 时间: 2015-7-29 11:48
标题: 请教岛主几个EMC问题
我是一个新手，出来乍到，希望能在这里得到高手的指点。
我有几个关于EMC问题，请教岛主，望不吝赐教：
（产品EMC测试内容：静电，浪涌，脉冲群；测试等级：3级，电池供电，平均功耗1MA以内）

1)  对于电池供电的系统地是浮地还是与PE连接？如果连接，是通过一个高压电容（2KV/2.2nF)连接，还是通过一个电阻(1M）和电容配对连接？

2)  PCB板上PE布线有何注意事项，是否需要一点接地？PE与其它线最小爬电距离要求多少，在PCB四周板边缘布一个PE环是否对EMC有效？

3)  对于8KV空气放电，PCB板与外壳(接地）安全电气间隙如何计算，按照2KV/mm设计是否合理？外壳内两个PCB板间引线长度15mm，是否需要用屏蔽线（引线定义：VCC,GND,TXD,RXD)，RXD和TXD是否要加上拉电阻？

4)  对于光耦输出端（C,E端），如何加保护？如果在C,E端加TVS保护采用单向还是双向？

5)  对于4-20MA电路，采用压敏电阻保护（漏电流大），对电流信号精度是否有影响？

抛出这些问题，也希望能与大家共同交流，共同进步。

谢谢

作者: 桃花岛主 时间: 2015-7-29 12:13

也请教的下大家，见解如下

1. 对于电池供电的系统地是浮地；

2. PE与其它线（L\N线）最小爬电距离要求6mm。在PCB四周板边缘布一个PE环（确保良好接地后）对EMC有效；

3. 按照大于1KV/mm设计即可。另板间的这个线不需要屏蔽，加上拉电阻（10K）可有效提高抗扰度能力；

4. 并接RC或TVS防护，TVS采用双向；

5. 有影响，不建议使用。对电流信号使用TVS。

作者: jim_gao 时间: 2015-7-29 14:23
更正一下：第三项中“15mm“应为”15cm“

作者: jim_gao 时间: 2015-7-30 08:47
首先谢谢岛主回复，我还有些疑问如下：
1. 对于第一个回答，如果电池地采用浮地方式，那在做静电测试时，如果地端累积电荷，该如何释放。
2. 对于第二个回答，PE布线与其它布线安全距离（爬电距离）应达到多少呢？（系统中无L/N，都是小信号），这样在对PE打静电时不会影响到PCB中其它线路。
3.对于第三个回答，我的器件距离外壳（接地）的最小距离为2mm，如果按照6KV接触放电的话，是否电气间隙应达到6mm才可以，但我实际测试时并没有问题。
4.对于第四个回答，一般光耦的VECO电压较小（7V左右），如果C端输入电压为24V，我需要用用大于24V的TVS，如果采用双向，在出现反压时，是否会超过VECO值而损坏光耦，所以我觉得是否应该采用单向TVS，这样在反向时，能钳位在0.7V左右，进而保护光耦CE端。
5.对于第五个回答，我曾经采用过压敏串放电管的方法（即压敏电阻在差模和共模处各串一放电管），以降低压敏漏电流，但实际测试时发现效果不如只加压敏好，不知什么原因，后来就改为全压敏了。

以上问题希望在这里能跟大家共同交流，并期找到合理解决方案。

谢谢

作者: jim_gao 时间: 2015-7-30 08:55
(, 下载次数: 32) 4-20MA保护电路（压敏+放电管）见图片

作者: funny 时间: 2015-7-30 09:01
楼上第5个问题是对电源做保护还是信号？

作者: jim_gao 时间: 2015-7-30 10:57

funny 发表于 2015-7-30 09:01
楼上第5个问题是对电源做保护还是信号？

二线制4-20MA电路，需要外部24V供电，测试时是按照电源来测试的

作者: sljinlong2012 时间: 2015-7-31 08:40
压敏串陶瓷的优点：1.减缓压敏电阻的衰减速度（减小漏电流）2.降低寄生电容值（压敏寄生电容大，陶瓷及寄生电容小）。
压敏串陶瓷的缺点：抑制或泄放掉的能量比单颗压敏的要小（压敏串陶瓷时它的钳位电压为两者之和），对后级芯片抗干扰能力要求较高，一般后级需要增加TVS管。不过针对于4-20MA电路，且外部24V供电可直接使用大功率TVS管，（贴片化，体积较小，防护能力强），完全可达到上述方案等级，但大功率TVS成本较高。

作者: jim_gao 时间: 2015-7-31 10:58

sljinlong2012 发表于 2015-7-31 08:40
压敏串陶瓷的优点：1.减缓压敏电阻的衰减速度（减小漏电流）2.降低寄生电容值（压敏寄生电容大，陶瓷及寄生 ...

谢谢，我后端通过共模电感后还增加了一个差模TVS，想知道4-20MA保护电路怎样设计才更合理。之前采用过一级用一个三端放电管，二级用一个TVS电路，但浪涌测试效果不是太好，后端电流环芯片XTR1115经常烧，后来改为压敏好多了

作者: 桃花岛主 时间: 2015-7-31 11:49

sljinlong2012 发表于 2015-7-31 08:40
压敏串陶瓷的优点：1.减缓压敏电阻的衰减速度（减小漏电流）2.降低寄生电容值（压敏寄生电容大，陶瓷及寄生 ...

讲的很到位！

作者: sljinlong2012 时间: 2015-7-31 13:13

jim_gao 发表于 2015-7-31 10:58
谢谢，我后端通过共模电感后还增加了一个差模TVS，想知道4-20MA保护电路怎样设计才更合理。之前采用过一 ...

在陶瓷和TVS之间加一个自恢复保险丝（IH在50-100MA），这样就可以了。

作者: jim_gao 时间: 2015-7-31 14:03

sljinlong2012 发表于 2015-7-31 13:13
在陶瓷和TVS之间加一个自恢复保险丝（IH在50-100MA），这样就可以了。

(, 下载次数: 23)

(, 下载次数: 21)

上个图片是改前的4-20MA保护电路，下个图片现在的保护电路，请问设计有没有问题，哪个更好些。

作者: jim_gao 时间: 2015-7-31 14:10
同时还有个问题一直不太清楚，4-20MA做脉冲群和浪涌测试时，我串一指针式电流表观察，电流表指针都会抖动，说明输出信号是受影响的。不知道做4-20MA测试时如何判定它的失效模式，是测试后不损坏就可以，还是测试中信号不能受干扰。如果按实际测试结果看，它的性能判据只能达到B级。希望在此能得到答案。

作者: sljinlong2012 时间: 2015-8-3 08:38
1.浪涌测试瞬间后级肯定会受到影响的，因为现有TVS特性还无法完全吸收浪涌能量（VC值会比工作电压高），2.性能判据要根据你客户的需求。3.推荐你使用独立TVS做防护或者使用下图（供电电源功率小于24W或带过流保护）。

作者: jim_gao 时间: 2015-8-3 10:05

sljinlong2012 发表于 2015-8-3 08:38
1.浪涌测试瞬间后级肯定会受到影响的，因为现有TVS特性还无法完全吸收浪涌能量（VC值会比工作电压高），2. ...

(, 下载次数: 18)

上图是我最早使用的4-20MA保护电路，但在做脉冲群N（-2KV)和浪涌N,PE（-2KV）时均出现后端电流环芯片损坏情况，后来才改成了前面压敏的保护电路才避免了芯片的损坏。我分析是不是因为共模电感延时时间不够，而TVS比放电管动作快很多，造成TVS先动作，进而使放电管一级保护作用失效，高压直接窜入后级电路，损坏芯片。因此加入PTC能进一步延长后端TVS动作时间，使一级保护电路能可靠动作。这个分析不知对不对。另外，您提供的电路不知是否经过EMC测试，能否通过3级浪涌和脉冲群测试，图中器件对应参数如何选取。

作者: sljinlong2012 时间: 2015-8-3 11:00
你分析的基本是对的，我给你提供的电路是经过浪涌测试的，至于脉冲群测试则需要滤波电路的（就像电路中的电容），不过向你这种测试等级不是很高的，直接用3颗TVS加在最前端就可以了。对于你现有电路建议作如下调整：1. 把TVS的位置提前到GDT的后端，并且在两者之间加入PPTC（50MA），2.把TVS的电压更改成26V（变送器前端供电电压比较稳）。

作者: jim_gao 时间: 2015-8-3 14:13

sljinlong2012 发表于 2015-8-3 11:00
你分析的基本是对的，我给你提供的电路是经过浪涌测试的，至于脉冲群测试则需要滤波电路的（就像电路中的电 ...

非常感谢sljinlong2012 ，我会按您推荐的方法测试一下。同时还有几个问题请教：

1.如下图是OC门脉冲输出保护电路（输入最大电压24V），因为VECO=7V，所以我只在CE端加了一个单向TVS，当反向输入过压时，TVS会导通并钳位在0.7V左右，进而保护光耦，不知这样设计是否合适？另外是否还要加电容和反向二极管进行保护？我没有做脉冲输出电路的脉冲群和浪涌测试，如果做，当前电路是否可行。
(, 下载次数: 26)

2.如开始我发布的问题中（参照4#），电池供电GND与大地之间需要加累积电荷泄放通道吗？如果需要，是单加电容还是电容电阻一起加（485电路中在GND和大地之间是加的电容和电阻），对于静电和脉冲群测试哪个效果更好？

作者: sljinlong2012 时间: 2015-8-3 15:39
1. 可以的（建议在IC+与IC-之间串个保险丝或电阻效果会更好），电容加上，反向二极管就不用了。浪涌要根据测试等级，群脉冲的话我没有测试过，不好下结论。，2.建议电容电阻一起加。

作者: jim_gao 时间: 2015-8-3 16:40

sljinlong2012 发表于 2015-8-3 15:39
1. 可以的（建议在IC+与IC-之间串个保险丝或电阻效果会更好），电容加上，反向二极管就不用了。浪涌要根据 ...

再次感谢sljinlong2012和岛主的支持与帮助。

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