icon icon icon
首页 >媒体资讯>应用-方案 > 医疗监护仪电磁兼容ESD解决方案

医疗监护仪电磁兼容ESD解决方案

2021-07-05 来源: YIQIFUWU宜器服务网 阅读量 :
问题描述  

客户是的样机是医疗监护仪器,可以对病人的生命体征,血压血氧进行监控。按照医疗的标准,该样机的抗静电能力要达到接触±6KV,空气±8KV。实际测试的时候,发现在对屏进行空气±8KV的静电测试的时候,屏出现黑屏。需手动重新唤醒屏,屏才能正常工作,对电源端口进行±8KV测试的时候,样机出现一样的现象。这就不符合IEC61000-4-2B类的标准。


医疗监护仪器.png


整改过程  

经过摸底测试,发现只要将空气排放放入屏幕的间隙,屏就必定会黑屏。因为客户急于将其送去检查,所以没有时间更改版本; 因此,所以我们整改的主要思路还是从结构上去规避。检查样机的机壳发现,发现屏幕和外壳之间的间隙太大,导致静电容易通过间隙到达触摸屏的电缆,然后耦合到显示屏的信号线上; 所以我们用热塑料缩小了间隙。当我们用静电枪放电时,我们发现电源无法接通,屏幕也没有明显的异常。

然而,当静态枪移动到屏幕上时,即使它没有放电,聚集在枪头的静电产生的瞬态磁场已经中断了屏幕和MCU之间的通信。造成这种现象的主要原因是屏幕和MCU之间的阻抗不匹配使得信号衰减非常严重,因此抗静电能力非常弱。因此,我们的整流思路是调节屏幕和MCU之间的阻抗。我们首先想到的是ASEM共模滤波器 (型号: CMF2010UD900MFR),这款共模对差模信号的影响不大,满足MIPI信号的传输要求。但是,由于客户的四层板和之前没有好的位置,很难添加,所以我想增加静电放电电路的阻抗,这使得通过PCB的静电放电速度变慢。因此,当电源线缠绕磁环并进行8KV空气测试时,样机没有明显的异常。

整改经验 

加快静电泄放的时候,要注意泄放路径中部包括敏感信号。减慢静电泄放的快慢的时候,是静电不可避免的要经过敏感信号,减慢静电泄放的时间,就能降低可能产生的感应电动势,从而使得敏感信号受的干扰减小。


shiyanshi-banner.jpg

——本案例来源于深圳市阿赛姆科技有限公司(https://emc.asim-emc.com/)



EMC技能:整改小技巧


1、150kHz-1MHz,主要是差模,1MHz-5MHz,差模和共模一起工作,5MHz后基本上是共模。差模干扰的电容耦合和感知耦合。通常,1MHz以上的干扰是共模,而低频带是差分干扰。使用电阻串电容,然后到Y电容的引脚,用示波器测量电阻的两个引脚的电压,可以估计共模干扰。

2、保险后增加差模电感或电阻。

3、低功率电源可以通过形式发票滤波器进行处理 (建议靠近变压器的电解电容器可以更大)。

4、前端 π 型电磁干扰部件的差模电感仅负责低频电磁干扰,体积不应太大 (DR8太大,最好使用电阻型或DR6),否则,辐射会很困难。如有必要可串磁珠,因为高频会直接飞到前端,不会跟随线。

5、传导冷却器在0.15MHz-1MHz超过标准,并且在热机处有7dB的余量。主要原因是初级体积电容器的DF值太大。冷机的ESR相对较大,热机的ESR相对较小。开关电流在ESR上形成开关电压,它将在电流LN线之间流动,这是差模干扰。解决方案是使用低ESR的电解电容器或在两个电解电容器之间增加一个差模电感。

6、测试150kHz超标的解决方案: 加大X电容是否可以下来。如果下降,则表示差模干扰。如果它不能很好地工作,这是常见的共模干扰,或者电源线绕着一个大的磁环缠绕了几圈,这意味着常见的共模干扰。如果后面的干扰曲线良好,减小Y电容器,看看布板是否有问题,或者只是在前面增加磁环。

7、可以增加PFC输入部分的单绕组电感的电感量。

8、PWM线路中的元件将主频率调整到大约60kHz。

9、将铜盖片连接到变压器磁芯上。

10、共模电感的两边感量是不对称的。有一边匝数少一匝也会导致传导150kHz-3MHz超过标准。

11、主要有两点产生传导: 200kHz和20MHz左右,也反映电路200kHz主要尖刺引起漏感; 大约20MHz主要是电路开关噪声。如果变压器处理不好,会增加大量辐射。增加屏蔽是没有用的,辐射也不能通过。

12、将输入BUCK电容器更换为低内阻电容器。

13、对于无Y-CAP电源,在缠绕变压器时,首先包裹初级绕组,然后包裹辅助绕组并将辅助绕组关闭到一侧,然后包裹次级绕组。

14、将共模电感与几k到几十k的电阻并联连接。

15、用铜箔屏蔽共模电感,并将其连接到大电容上。

16、在PCB设计中,共模电感和变压器应分开,以避免相互干扰。

17、保险套磁珠。

18、三线输入将Y电容器两根进线接地的容量从2.2nF降低到471。

19、对于具有两级滤波的电容器,可以移除后级0.22uFX电容器 (有时前部和后部X电容器会引起震荡)。

20、对于 π 型过滤该电路在PCB上有一个降压电容器,并且靠近变压器。该电容器干扰传导150kHz-2MHz的L通道。改进后的方法是用铜铺位包裹该电容器以将其屏蔽接到地,或者使用小型PCB将电容器与变压器和PCB分开。或者可以使用小电容器代替该电容器。

21、对于 π 型滤波电路,PCB上有一个BUCk电容,靠近变压器。这个电容器干扰L通道进行150kHz-2MHz,改进方法是替换此电容器1uF/400V或0.1uF/400V电容器的加其他电容器。

22、在共模电感前增加一个小的几百个uH差模电感。

23、用一段时间的铜箔包裹开关管和散热器,并将铜箔的两端短路在一起,然后用铜线接地。

24、用一块铜皮包裹共模电感,并将其连接到地面。

25、用金属套保护装置将开关管连接到地。

26 加大X2电容器只能解决大约150kHz的频段,但不能解决超过20MHz的频段。电源输入仅增加一级镍锌铁氧体黑色磁环,电感约为50uH-1mH。

27、在输入端加大X电容。

28、通过共模电感加大输入端子。

29、将辅助绕组电源二极管接地。

30、将辅助绕组电源滤波电容器切换到细长电解电容器或加大容量。

31、通过滤波电容加大输入端子。

32、150kHz-300kHz和20MHz-30MHz这两处传导都不过,并且可以在共模电路之前添加差模电路。您还可以查看接地是否有任何问题。该接地的地方必须加强接地。主板上的接地线必须理顺,不同接地线之间的布线必须顺畅,不能相互交错。

33、整流桥上的平行电容。当考虑共模组件时,它应该是邻角平行电容。当考虑差模组件时,应该对角并电容。

34、加大输入差模电感。

 


产品电磁兼容骚扰源有:

1、设备开关电源的开关回路:骚扰源主频几十kHz到百余kHz,高次谐波可延伸到数十MHz。
2、设备直流电源的整流回路:工频线性电源工频整流噪声频率上限可延伸到数百kHz;开关电源高频整流噪声频率上限可延伸到数十MHz。
3、电动设备直流电机的电刷噪声:噪声频率上限可延伸到数百MHz。
4、电动设备交流电机的运行噪声:高次谐波可延伸到数十MHz。
5、变频调速电路的骚扰发射:开关调速回路骚扰源频率从几十kHz到几十MHz。
6、设备运行状态切换的开关噪声:由机械或电子开关动作产生的噪声频率上限可延伸到数百MHz。
7、智能控制设备的晶振及数字电路电磁骚扰:骚扰源主频几十kHz到几十MHz,高次谐波可延伸到数百MHz。
8、微波设备的微波泄漏:骚扰源主频数GHz。
9、电磁感应加热设备的电磁骚扰发射:骚扰源主频几十kHz,高次谐波可延伸到数十MHz。
10、电视电声接收设备的高频调谐回路的本振及其谐波:骚扰源主频数十MHz到数百MHz,高次谐波可延伸到数GHz。
11、信息技术设备及各类自动控制设备的数字处理电路:骚扰源主频数十MHz到数百MHz(经内部倍频主频可达数GHz),高次谐波可延伸到十几GHz 。

在线留言