心电图机 USB 电磁兼容接触放电重启解决方案

 

 

心电图(Electrocardiography、ECG 或者 EKG)是一种经胸腔的以时间为单位记录心脏的电生理…在人体不同部位放置电极,并通过导联线与心电图机电流计的正负极相连,这种记录心电图的电路连接方法称为心电图导联。现象描述:心电图机内部机构如下图所示,对其进行 ESD 测试时,发现对 USB 端口或其他通讯端口外壳接触放电±4KV,机器存在死机或重启现象。

 

 

原因分析:ESD 干扰是一种共模干扰,共模电流通过外露的端口外壳流经内部 PCB 板至大地,期间共模电流在 PCB 内会产生非期望的共模电压,干扰 PCB 板内的主控 IC,从而导致机器死机或者复位。处理措施:既然判定了干扰产生的原因,那么我们只要使共模电流流径不通过内部 PCB 板而直接流向大地就可以了。(1)延长地面积,将原来 PCB 板地下的朔料底板铺成铝箔,并与大面积金属板相连。主板端口的地与此新铺的铝箔板通过螺钉相连。如图示:

 

 

(2)端口地与 PCB 的地通过两个电感隔离。如图示

 

 

思考总结:外部干扰容易通过端口处进入内部 PCB,但只要提供一条低阻抗的路径,那么外部干扰就会把本来要流入 PCB 的干扰电流旁路到大的阻抗低的金属地上。此案例中,一方面「制造」了一条路径旁路了干扰电流,另一方面通过电感「堵住」了干扰电流,使干扰电流无法从内部 PCB 流过。

 

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

 

EMC 寄语:随着时代的发展,越来越多的电子、电气设备或系统产品都需要进行检验检测,其中 EMC 测试是必备的检验检测指标之一。但 EMC 测试项目费用较贵,EMC 实验室造价昂贵,绝大部分测量设备又需要采用进口设备,导致很少检验检测机构有能力建造 EMC 实验室。产品的 EMC 性能是设计阶段赋予的,一般电子产品设计时如果不考虑 EMC 因素,就会很容易导致 EMC 测试失败,以致不能通过相关 EMC 法规的测试或认证。例如,产品设计研发工程师们根据需求,设计出效果良好的滤波电路,置入产品 I/O(输入 / 输出)接口的前级,可使因传导而进入系统的干扰噪声消除在电路系统的入口处;设计出隔离电路(如变压器隔离和光电隔离等)解决通过电源线、信号线和地线进入电路的传导干扰,同时阻止因公共阻抗、长线传输而引起的干扰;设计出能量吸收回路,从而减少电路、器件吸收的噪声能量;通过选择元器件和合理安排的电路系统,使干扰的影响减少。

 

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