Zakłócenia elektromagnetyczne (EMI) to jedno z największych wyzwań w przemyśle lotniczym i kosmicznym. Zwiększa to ryzyko słabego odbioru telewizji/radia i może spowodować nieprawidłowe działanie lub awarię systemu. Na szczęście szybki test zgodności EMC wyklucza większość problemów, zapewniając produkty bezpieczne, niezawodne i wysokiej jakości.
Ale łatwiej to powiedzieć, niż zrobić. Testowanie EMC w lotnictwie jest pełne wyzwań, od ograniczeń czasowych po wyzwania związane z kosztami. Co więcej, złożoność nowoczesnych systemów lotniczych i stale zmieniające się standardy pogłębiają problem.
W tym przewodniku omówiono kluczowe kwestie, które mogą pomóc producentom z branży lotniczej i kosmicznej w przyspieszeniu działań zapewniających zgodność z normami EMC.
1. Uwagi dotyczące projektowania PCB
Nie ma lepszego miejsca na rozpoczęcie projektowania pod kątem zgodności z EMC niż płytki drukowane. Polecamy kilka rzeczy. Oddziel wszystkie sygnały od innych śladów, w tym zegarów, wideo i audio. W idealnym przypadku chcesz pozostawić co najmniej 3-krotność szerokości ścieżki między sygnałami.
Jednocześnie ostre zakręty zwiększają odbicia. Unikaj więc skrętów pod kątem prostym (90 stopni). Zamiast tego rozważ podwyższenie o 45 stopni w rogach. Zminimalizuj wycinki, ponieważ one również powodują odbicia. Co więcej, mogą wytwarzać anteny o ułamkowej długości fali.
Używaj także pełnych płaszczyzn uziemienia i siatek, jednocześnie skracając ścieżki powrotne. Pomaga także zastosować ekranowanie kabla i odpowiednio ułożyć warstwy PCB.
Weźmy na przykład pod uwagę siatki uziemiające dla płyt dwuwarstwowych, jeśli cała warstwa gruntu jest niedostępna.
2. Rozważania dotyczące projektowania komponentów
Po omówieniu systemów PCB przejdź do komponentów. Tutaj również masz kilka opcji. Można na przykład zredukować szumy komponentów i stany nieustalone w sieci energetycznej poprzez oddzielenie w pobliżu linii zasilających. Rozważać ceramiczne kondensatory wielowarstwowe w celu zmniejszenia rezonansu przy jednoczesnym zachowaniu wysokich częstotliwości rezonansowych. Kondensatory ceramiczne są również bardziej stabilne.
Jeżeli problemem jest obciążenie pojemnościowe, należy zmniejszyć moc wentylatora. Zmniejsza obciążenie prądowe i przepięcia, szczególnie w przypadku półprzewodników z tlenkiem metalu. Tymczasem rozważ ekranowanie jako opcję ostateczną. Jest to kosztowne i niepotrzebnie zwiększa wagę, potencjalnie zwiększając przepustowość.
Wreszcie można zoptymalizować efekty filtrowania, łącząc dyskretne komponenty. Pomaga także zastosowanie filtrów na kablach i punktach ochrony przeciwprzepięciowej na zaciskach. Nie zapomnij odizolować okablowania zewnętrznego na granicy sprzętu.
3. Buduj zgodne systemy zasilania
Można znacznie ograniczyć zakłócenia elektromagnetyczne budując lepsze systemy zasilania. Rozpocznij od użycia filtrów dolnoprzepustowych, aby zminimalizować szerokość pasma. Utrzymywanie zamkniętych pętli zasilających i powrotnych dodatkowo zmniejsza przepustowość, szczególnie na liniach dużej mocy, redukując dzwonienie, odbicia i strzelanie. Zakończ prawidłowo linie przenoszące sygnał HF i RF, aby zminimalizować zakłócenia.
Co ważniejsze, należy zminimalizować pętle w liniach zasilających. Jeżeli jednak istnieją pętle, należy zminimalizować odstęp pomiędzy sekcjami o dużej prędkości a wejściem linii energetycznej. Zmniejsza to stany nieustalone w linii energetycznej. W międzyczasie możesz umieścić sekcje o niskiej prędkości dalej.
Chcesz także zminimalizować rezonans i przesłuchy w liniach energetycznych. Najprostszym sposobem jest unikanie kabli lub systemów śledzących (zwykle lutowanych, zaciskanych przewodów) w pobliżu wielokrotności jednej czwartej długości fali. Rozważ zastosowanie ogranicznika szybkości narastania, aby zminimalizować czasy narastania i opadania sygnału.
4. Rozważ transformatory, cewki indukcyjne i dławik wspólnego węzła, aby zmniejszyć zakłócenia elektromagnetyczne
Często potrzebne są celowe wysiłki, aby zminimalizować zakłócenia elektromagnetyczne w różnych punktach. Na szczęście można to łatwo osiągnąć za pomocą transformatorów, cewek i popularnych kodów dławików.
Transformatory tworzą barierę izolacyjną pomiędzy sygnałem a obwodem, redukując szum wspólnego węzła, jednocześnie eliminując potencjalne różnice w masie. Tymczasem cewki indukcyjne magazynują energię podczas filtrowania linii sygnałowych. Jeśli podejrzewasz zakłócenia, najlepsze są cewki toroidalne. Wykonują tę pracę bez wprowadzania nowego pola promieniowanego.
Na koniec anuluj zakłócenia sygnału i linii powrotnej za pomocą wspólnych dławików węzłowych. Podobnie dławiki eliminują zakłócenia elektromagnetyczne w torach sygnałowych i kablach. Umieść dławik jak najbliżej sterownika, odbiornika lub punktu wejścia sygnału.
Streszczenie
Zapewnienie zgodności EMC w lotnictwie nie jest łatwym zadaniem. Złożoność systemu i stale zmieniające się standardy zgodności sprawiają, że proces ten staje się koszmarem. Do tego dochodzi wyzwanie związane z kosztami. Na szczęście kilka kwestii projektowych sprawia, że proces jest płynniejszy. W szczególności należy wziąć pod uwagę wydajny projekt płytki drukowanej, komponentów i zasilacza, aby przyspieszyć zgodność. Następnie użyj transformatorów sygnałowych, cewek i dławików wspólnego węzła, aby wyeliminować zakłócenia w różnych punktach.
