一, صنعتی EMC ٹیسٹنگ کے معیارات اور بنیادی ضروریات
صنعتی آلات کی EMC جانچ کو بین الاقوامی الیکٹرو ٹیکنیکل کمیشن (IEC)، یورپی معیارات (EN) اور چینی قومی معیارات (GB) کے تین درجے کے نظام کی تعمیل کرنی چاہیے۔ بنیادی جانچ کی اشیاء میں شامل ہیں:
ریڈی ایٹ ایمیشن (RE): ٹیسٹ فریکوئنسی 30MHz سے 1GHz پر محیط ہے، اور آلات کو ایک اینیکوک چیمبر میں اینٹینا کے ذریعے 40dB μV/m (10m فاصلہ) سے کم یا اس کے برابر برقی مقناطیسی فیلڈ کی شدت حاصل کرنے کی ضرورت ہے۔ ٹوٹے ہوئے کوڈ LCD کے کلاک سگنل اور اس کے ہارمونکس تابکاری کے اہم ذرائع ہیں، اور اگر ڈیزائن میں بہتر نہ بنایا جائے تو وہ معیار سے تجاوز کرنے کا خطرہ رکھتے ہیں۔
منظم مداخلت (CE): ٹیسٹ فریکوئنسی 150kHz اور 30MHz کے درمیان ہے، اور پاور لائن پر مداخلت وولٹیج کو لائن امپیڈینس اسٹیبلائزیشن نیٹ ورک (LISN) کے ذریعے ماپا جاتا ہے۔ اگر منقطع LCD کا پاور ماڈیول فلٹرنگ ڈیزائن کو اختیار نہیں کرتا ہے، تو ہائی-فریکوئنسی شور پاور لائن کے ذریعے پاور گرڈ میں منتقل ہو سکتا ہے، جس سے دوسرے آلات متاثر ہوتے ہیں۔
الیکٹرو سٹیٹک ڈسچارج (ESD): IEC 61000-4-2 معیار کے مطابق، آلات کے کیسنگ اور انٹرفیس پر ± 8kV کانٹیکٹ ڈسچارج اور ±15kV ایئر ڈسچارج لگائیں۔ اگر منقطع LCD کے ٹچ پینل یا انٹرفیس میں تحفظ کا فقدان ہے تو، ESD ڈسپلے کی اسامانیتاوں یا سرکٹ کو نقصان پہنچا سکتا ہے۔
سرج امیونٹی (SURGE): بجلی کے جھٹکوں یا تیز کرنٹ سوئچنگ کے اثرات کی تقلید کریں تاکہ آلات کی سرج وولٹیج کو برداشت کرنے کی صلاحیت کو جانچیں۔ صنعتی ماحول میں، ٹوٹے ہوئے کوڈ LCD کو کم از کم ± 2kV کے اضافے کے اثرات کو برداشت کرنے کی ضرورت ہے۔
2، ٹوٹے ہوئے کوڈ کے ساتھ LCD میں EMC مداخلت کے ذرائع کا تجزیہ
ٹوٹے ہوئے کوڈ LCD کا EMC مسئلہ بنیادی طور پر درج ذیل پہلوؤں سے پیدا ہوتا ہے۔
گھڑی سگنل ہارمونکس: ٹوٹے ہوئے کوڈ LCD کا ڈرائیونگ سرکٹ عام طور پر ایک اعلی-فریکوئنسی گھڑی (جیسے 15MHz) استعمال کرتا ہے، جو فوئیر سیریز کی توسیع کے بعد متعدد ہارمونکس (جیسے 150MHz اور 300MHz) پیدا کرتا ہے۔ اگر گھڑی کے سگنل کو فلٹر یا شیلڈ نہیں کیا جاتا ہے، تو ہارمونکس پی سی بی وائرنگ یا کنیکٹرز کے ذریعے خلا میں پھیل سکتے ہیں، جس کی وجہ سے RE معیار سے تجاوز کر سکتا ہے۔
پاور سپلائی کا شور: اگر منقطع LCD کا پاور ماڈیول π - قسم کا فلٹر یا کامن موڈ انڈکٹر استعمال نہیں کرتا ہے، تو سوئچنگ پاور سپلائی کا ہائی- فریکوئنسی شور (جیسے 100kHz سے 1MHz) پاور گرڈ میں CE مسائل کے ذریعے چلایا جا سکتا ہے۔
انٹرفیس کپلنگ: اگر منقطع LCD (جیسے SPI، I2C) کا سگنل انٹرفیس آپٹو الیکٹرانک یا مقناطیسی تنہائی کا استعمال نہیں کرتا ہے تو، بیرونی مداخلت سگنل لائن کے ذریعے ڈرائیور سرکٹ میں جوڑ سکتی ہے، جس کے نتیجے میں غیر معمولی ڈسپلے ہوتا ہے۔
پی سی بی لے آؤٹ کے نقائص: اگر تیز رفتار سگنل لائنز (جیسے کلاک لائنز) کو مختلف طریقے سے روٹ نہیں کیا جاتا ہے، یا ڈیجیٹل گراؤنڈ اور اینالاگ گراؤنڈ کو مقناطیسی موتیوں سے الگ نہیں کیا جاتا ہے، تو یہ گراؤنڈ لوپ میں مداخلت کر سکتا ہے اور ESD کی قوت مدافعت کو کم کر سکتا ہے۔
3، ٹوٹے ہوئے کوڈ کے ساتھ LCD کے لیے EMC تحفظ ٹیکنالوجی کا نظام
مذکورہ بالا مداخلتی ذرائع کے جواب میں، ٹوٹے ہوئے کوڈز کے ساتھ LCD کے لیے ایک حفاظتی نظام کو تین پہلوؤں سے تعمیر کرنے کی ضرورت ہے: مواد کا انتخاب، ساختی ڈیزائن، اور سرکٹ کی اصلاح۔
1. مواد اور ساختی اصلاح
کنڈکٹو کوٹنگ: 10 ⁶ -10 ⁹ Ω/sq کی حد میں سطح کی مزاحمت کو کنٹرول کرنے کے لیے ڈسپلے اسکرین کی سطح پر ITO کنڈکٹیو پرت کو چھڑکیں، جو تیزی سے جامد بجلی خارج کر سکتی ہے اور ESD کی قوت مدافعت کو ± 8kV تک بہتر بنا سکتی ہے۔
شیلڈنگ کور ڈیزائن: پی سی بی کے کلیدی علاقوں میں کاپر فوائل شیلڈنگ کور شامل کریں، جیسے ڈرائیور آئی سی اور کلاک سرکٹس، اور فیلڈ کپلنگ کو کم کرنے کے لیے انہیں ویاس کے ذریعے زمین سے جوڑیں۔ ایک مخصوص صنعتی پریشر ٹرانسمیٹر اس ڈیزائن کے ذریعے 300MHz فریکوئنسی پوائنٹ پر تابکاری کی شدت کو 15dB تک کم کرتا ہے۔
کیبل شیلڈنگ: سگنل اور پاور لائنیں بٹی ہوئی جوڑی شیلڈ تاروں کا استعمال کرتی ہیں، عام موڈ ریڈی ایشن کو کم کرنے کے لیے شیلڈنگ پرت کنیکٹر ہاؤسنگ پر 360 ڈگری ختم کر دی جاتی ہے۔ ایک خاص صنعتی سروو ڈرائیو نے اس بہتری کے ذریعے 10dB کی مداخلت کو کم کر دیا ہے۔
2. سرکٹ آپٹیمائزیشن ڈیزائن
پاور فلٹرنگ: پاور ان پٹ ٹرمینل میں ایک π - قسم کا فلٹر شامل کریں، جس میں 100 μH سے 1mH تک کی انڈکٹنس ویلیوز اور 0.1 μF سے 10 μF تک کیپیسیٹینس ویلیوز، تفریق اور عام موڈ شور کو دبانے کے لیے۔ ایک خاص صنعتی سینسر اس ڈیزائن کے ذریعے بجلی کی فراہمی کے اختتام پر خلل وولٹیج کو حد کی قدر سے نیچے تک کم کرتا ہے۔
سگنل فلٹرنگ: ہائی-فریکوئنسی شور کو کم کرنے کے لیے، ینالاگ سگنل ان پٹ میں ایک RC لو-پاس فلٹر شامل کریں، جس میں کٹ آف فریکوئنسی سگنل بینڈوڈتھ سے 1.5 گنا مقرر کی گئی ہے۔ ایک مخصوص طبی آلہ اس ٹیکنالوجی کا استعمال سگنل لائن کی تابکاری کو 8dB تک کم کرنے کے لیے کرتا ہے۔
کلاک سگنل پروسیسنگ: کلاک سگنل کے بڑھتے ہوئے کنارے کا وقت بڑھائیں اور اس کے اعلی-فریکوئنسی ہارمونک طول و عرض کو کم کریں۔ یا گھڑی کی فریکوئنسی کو کم کریں (جیسے 15MHz سے 8MHz تک) اور ہارمونک فریکوئنسی پوائنٹس کو ٹیسٹ فریکوئنسی بینڈ سے باہر منتقل کریں۔ ایک مخصوص واحد پینل تعدد میں کمی کے ڈیزائن کے ذریعے 150MHz تابکاری کی قدر کو 1/20 تک کم کر دیتا ہے۔
3. گراؤنڈنگ اور لے آؤٹ کی اصلاح
سنگل پوائنٹ گراؤنڈنگ: کم-فریکوئنسی سرکٹس میں (<1MHz), a star shaped grounding structure is used, where the digital ground and analog ground are connected at a single point through magnetic beads to avoid ground potential differences. A certain industrial controller has reduced ground bounce noise to 2mV through this design.
ملٹی لیئر پی سی بی ڈیزائن: چار پرت والے پی سی بی میں، خود مختار پرتیں اور پاور لیئرز قائم کیے جاتے ہیں، اور برقی مقناطیسی جوڑے کو کم کرنے کے لیے ویاس کے ذریعے انٹرلیئر کنکشن حاصل کیے جاتے ہیں۔ ایک مخصوص ریل ٹرانزٹ کا سامان اس ترتیب کے ذریعے تابکاری کے اخراج کو 12dB تک کم کرتا ہے۔
حساس ماڈیول تنہائی: اینالاگ سرکٹس، ڈیجیٹل سرکٹس، اور پاور سرکٹس کے لے آؤٹ کو زونز میں تقسیم کریں، اور سگنل کراس مداخلت کو کم کرنے کے لیے زونز کے درمیان آئسولیشن سٹرپس سیٹ کریں۔ ایک مخصوص سمارٹ میٹر نے اس ڈیزائن کے ذریعے ESD کی ناکامی کی شرح کو 90% تک کم کر دیا ہے۔
4، انڈسٹری پریکٹس اور کیس کا تجزیہ
کیس 1: صنعتی پریشر ٹرانسمیٹر سے ضرورت سے زیادہ تابکاری کے اخراج کی اصلاح
ایک مخصوص صنعتی پریشر ٹرانسمیٹر 300MHz فریکوئنسی پوائنٹ پر 10dB کے معیار سے تجاوز کر گیا، اور اسے درج ذیل اقدامات کے ذریعے درست کیا گیا:
ADC اور MCU ماڈیولز کو ڈھانپنے کے لیے PCB پر شیلڈنگ کور شامل کریں، شیلڈنگ کی کارکردگی میں 15dB اضافہ کریں۔
پاور اور سگنل لائنوں کو بٹی ہوئی جوڑی شیلڈ تاروں میں تبدیل کریں۔ شیلڈنگ پرت کو گراؤنڈ کرنے کے بعد، تابکاری کی شدت 8dB تک کم ہو جاتی ہے۔
PCB وائرنگ کو بہتر بنائیں، ہائی-فریکوئنسی سگنل لائن کی لمبائی کو کم کریں، اور ڈیفرینشل موڈ ریڈی ایشن کو 5dB تک کم کریں۔
آخر میں، ڈیوائس نے IEC 61000-4-3 تابکاری کے اخراج کا ٹیسٹ پاس کیا۔
کیس 2: صنعتی سینسرز کی ناکافی ESD استثنیٰ کی اصلاح
ایک مخصوص صنعتی سینسر نے ± 8kV رابطہ ڈسچارج ٹیسٹنگ کے دوران فنکشنل اسامانیتاوں کا تجربہ کیا۔ اصلاحی اقدامات میں شامل ہیں:
شیلڈنگ کی تاثیر کو 50dB تک بڑھانے کے لیے شیل کے سیون پر کنڈکٹو ربڑ پیڈ شامل کریں۔
ڈاون اسٹریم سرکٹ کو مؤثر طریقے سے محفوظ کرنے کے لیے سگنل ان پٹ ٹرمینل پر 6V سے کم یا اس کے مساوی کلیمپ وولٹیج کے ساتھ TVS ڈائیوڈ اری شامل کریں۔
پی سی بی کی وائرنگ کو بہتر بنائیں، زمینی سطح پر تانبے کے ورق کی کوریج میں اضافہ کریں، اور ESD انرجی کپلنگ کو کم کریں۔
آخر کار، ڈیوائس نے IEC 61000-4-2 ESD ٹیسٹ پاس کیا۔
