Normative Opinions and Interpretation about EMC

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Giulia Moretti
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1 Normative Opinions and Interpretation about EMC Supporto Tecnico 2018 Giancarlo Borio

2 Colle dell Assietta

3 Sottotitolo Ovvero cosa faccio se durante le prove le cose non vanno come vorrei? Devo rispettare la Normativa / Capitolato / Specifiche? SI CERTO!

4 Sottotitolo (cont.) Le Norme mi dicono quali sono le Prove da superare, ma allo stesso tempo esistono «Linea Guida» per un corretto approccio alla Progettazione EMC: oggi ne vedremo alcune. In pratica continuiamo il discorso che di anno in anno portiamo avanti.

5 Sottotitolo (Argomento di oggi) Corretto uso dei Trasformatori di segnale nelle comunicazioni Differenziali Cercheremo di dare info sul loro corretto utilizzo.

6 Agenda Come funziona la linea differenziale Specifiche da seguire per lo sbroglio del PCB Uso dei trasformatori nelle diverse applicazioni ed errori da evitare

7 AN Utilizzate NXP AN 2759 Renesas Electronics R19AN0015ED0102, Rev. 1.2 July 1, 2013

8 Linee di comunicazione Le regole che daremo valgono per tutte le tipologie, ma più i livelli di tensione sono alti e le velocità basse e più la comunicazione è di bocca buona. Cioè è più immune ai disturbi. Linee: RS232 (non differenziale) RS422/RS485 SCSI LAN USB

9 Livelli logici di lavoro RS 232 RS 485

10 Livelli logici di lavoro

11 Modello circuito Differenziale

12 Modello circuito Differenziale Lo 0 volt deve essere lo stesso, per Tx e Rx! Lo 0 volt deve essere lo stesso, per Tx e Rx!

13 Sbrogliatura del PCB delle Linee differenziali Evitare di avere piste troppo lunghe, cercare di posizionare connettori, trasformatori e integrati il più vicino possibile; Posizionare i componenti in modo da NON dover intrecciare le coppie differenziali e non incrociarle con altre piste; Le piste devono essere ad Impedenza controllata (100 Ohm differenziali e 50 Ohm verso lo 0V); La lunghezza della coppia delle piste differenziali deve essere la stessa, massima differenza 1mm. Questo per ogni spezzone tra connettore, trasformatore ed integrato;

14 Sbrogliatura delle Linee differenziali su PCB (cont.) Le curve devono avere spigoli non superiori a 45 ; g Tenere una distanza g > 5 w tra la coppia delle piste e: ogni altra pista Piano Componente s w w g

15 Sbrogliatura delle Linee differenziali su PCB (cont.) Le linee differenziali devono essere sbrogliate «AVENDO» un piano di 0Volt/Alimentazione nel «layer» sottostante continuo su tutta la lunghezza. Cioè evitare di sbrogliare le piste su tagli di piani, in quanto l impedenza caratteristica si perde.

16 Uso dei VIAS nelle piste differenziali Se possibile evitare l uso dei VIAS per questa tipologia di piste ma se proprio si devono usare allora: a) Due VIAS dei piani di riferimento devono essere posizionati vicino ai VIAS dei segnali, la distanza tra i VIAS dei piani e quelli di segnale deve essere la stessa;

17 Uso dei VIAS nelle piste differenziali

18 Uso dei VIAS nelle piste differenziali Se possibile evitare l uso dei VIAS per questa tipologia di piste ma se proprio si devono usare allora: a) Due VIAS dei piani di riferimento devono essere posizionati vicino ai VIAS dei segnali, la distanza tra i VIAS dei piani e quelli di segnale deve essere la stessa; b) Evitare di inserire VIAS di altri segnali e piani sotto alla zona dei VIAS;

19 Uso dei VIAS nelle piste differenziali

20 Uso dei VIAS nelle piste differenziali Se possibile evitare l uso dei VIAS per questa tipologia di piste ma se proprio si devono usare allora: a) Due VIAS dei piani di riferimento devono essere posizionati vicino ai VIAS dei segnali, la distanza tra i VIAS dei piani e quelli di segnale deve essere la stessa; b) Evitare di inserire VIAS di altri segnali e piani sotto alla zona dei VIAS; c) Il diametro dei VIAS dovrebbe essere circa uguale alla larghezza delle piste dei segnali.

21 Uso dei VIAS nelle piste differenziali

22 Fidarsi di cosa dicono le AN? Finora abbiamo visto cosa dice una delle AN citate all inizio. E i consigli riportati sono fondamentalmente corretti. Vediamo ora cosa la stessa AN riporta come consigli per la realizzazione del PCB di una scheda reale.

23 Fidarsi di cosa dicono le AN? Schema elettrico consigliato.

24 Fidarsi di cosa dicono le AN? Se FGND è collegato al PE e se il cavo usato è schermato posso avere un passaggio di corrente a 50 Hz sulla calza dovuto alla eventuale differenza di potenziale tra PE diverse. In questo caso per evitare questo inconveniente si può inserire un Condensatore e una Resistenza da 1MOhm in parallelo.

25 Quanti 0 Volt uso?

26 Come li dispongo sul PCB?

27 Come li dispongo sul PCB?

28 Come li dispongo sul PCB?

29 Come li dispongo sul PCB?

30 Fidarsi di cosa dicono le AN? La separazione dei due 0 Volt «Analog e Digital» e uniti con una R non è la soluzione migliore, meglio avere un unico 0Volt. Soprattutto le piste differenziali devono avere sotto il loro 0V come piano.

31 2 - Fidarsi di cosa dicono le AN? Altro esempio ancora più critico

32 2 - Fidarsi di cosa dicono le AN? Le regole indicate sono molto simili a quelle dell esempio precedente, ma con una fondamentale differenza C è la precisa richiesta di NON avere piani sotto le piste differenziali. Funziona solo perché si usano piste piu corte di 2 cm altrimenti sarebbero grossi guai.

33 Top Layer consigliato

34 GND Layer consigliato

35 PWR Layer consigliato

36 Bottom Layer consigliato

37 Uso dei Trasformatori Vediamo dove questi sono usati: Tipologia USB LAN RS 485 Home Automation (BUS) CAN Trasformatore NO SI SI/NO SI SI (Ind.) /NO (Autom.)

38 Uso dei Trasformatori Schema generico: Tx+ Tx-

39 Uso dei Trasformatori Come si vede il modo differenziale si somma, mentre il modo comune si annulla. Ma questo avviene SOLO se il punto centrale è collegato allo 0V del circuito.

40 Uso dei Trasformatori Quindi il punto centrale DEVE essere collegato allo 0V del circuito, almeno dal lato dove ho l elettronica. Tx+ Tx-

41 Uso dei Trasformatori Non collegare il punto centrale allo 0V del circuito, significa creare una «CRITICITA». Il circuito funziona comunque, ma meno bene di come invece farebbe se collegato. Infatti il collegamento permette di migliorare sia le emissioni che l immunità del circuito. Da esperienze dirette: un circuito con trasformatore flottante non superava la prova di RF condotta a 3Vrms, con il collegamento superava i 10Vrms.

42 GRAZIE PER L ATTENZIONE 42 22

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