Hallo Leute,
Ich habe eine Display Controller gebaut und war mit diesem im EMV test.
Das Ergebnis war leider ernüchtern :-( Darum muss ich einige Massnahmen
vorsehen um dieses zu verbessern.
Eine der Maßnahmen ist ein Drossel an der 12V Betriebspannung
hinzuzufügen. Ich habe mir von vielen Drossel die Datenblätter
angeschaut und habe nun 2 Drossel zur Auswahl:
1. Würth 744235801
2. TDK ACM7060-701-2PL-TL01
Nur weiß ich nicht genau welche von beiden ich bevorzugen soll. Die
Drossel von Würth besitzt eine bessere Filterung im Common Mode hat
jedoch eine deutlich schlechtere Filterwirkung im Differential Mode.
Bei der TDK Drossel ist es genau umgekehrt. Diese besitzt eine sehr gute
Unterdrückung der Störungen im Differential Mode.
Bis jetzt hatte ich noch keine Drossel auf dem Board verbaut. Ich habe
einen PixelClock von ca. 65Mhz und einen 28Bit Cmos 3,3V Parallelbus.
Der Parallelbus wird durch einen 7 auf 1 Serializer auf 4 LVDS Streams
gewandelt und dann über ein Kabel an einen Bildschirm übertragen. Die
LVDS Frequenz liegt somit bei 7x65MHz = 455MHz. Das Bild kommt auch
einwandfrei und ohne sichtbare Störungen beim Empfänger an.
Beim EMV-Test konnte ich jedoch deutlich die Grundfrequenz von 65MHz
messen (lag auch über dem erlaubten Grenzwert), obwohl die Leiterbahnen
auf der Platine sehr kurz waren und in der Innenlage geroutet wurden.
Das Kabel zum Bildschirm besitzt auch einen angeschlossenen Schirm. Ich
hätte bei der EMV Messung Probleme bei 455MHz erwartet jedoch noch bei
65MHz. Ich kann mir das nur so erklären das die 65MHz auf die Masse
überkoppeln und der Schirm an der Masse angeschlossen ist.
Eine weitere Möglichkeit ist ja auch noch Drosseln direkt an den LVDS
Transmitterausgängen anzuschließen, jedoch bin ich mir da unsicher ob
das nicht auch mein Signal das ich übertragen möchte zerstörrt.
Eine Differential-Mode-Dämpfung wirst du nicht wollen. Die wirkt nämlich
auf dein Nutzsignal.
Die von dir genannten Drosseln sind für 455MHz oder wasauchimmer
untauglich. Das sieht man daran, dass die da mehrere 100 Ohm in deine
LVDS-Leitung einbringen. Ich glaub nicht, dass die dann noch gescheit
funktionieren.
Nimm was für USB-High-Speed, das sollte besser gehen. Da hat Würth auch
was dafür, z.B. 744231091. Selbst das ist schon fragwürdig, von der
genannten weiß ich aber wenigstens, dass zumindest USB-High-Speed noch
geht.
Bist du dir sicher, dass deine Störung überhaupt eine
Common-Mode-Störung ist?
Weil gegen was anderes ist die Drossel sinnlos. Schlimmer als sinnlos,
sie macht dir deine Signale kaputt.
Testen kannst du das, indem du einen Klappferrit um deine Leitungen
machst und misst. Nimm einen, der deiner Drossel entpricht. Für die von
mir genannte, wäre einer mi 90E @ 100MHz sinnvoll. Beachte aber, dass
der Klappferrit vermutlich deutlich besser ist, weil er um alle
Leitungen geht.
Mit Klappferriten konnte ich die Störungen mindern.
Die Drossel von Würth und TDK wollte ich ja auch nicht an die LVDS
Treiberausgänge hängen sondern zwischen der Versorgungsspannung und GND.
Dadurch sollte doch das LVDS Nutzsignal nicht beeinflusst werden. Oder
sehe ich das falsch?
Möglich ist auch, dass der Strahler das Display himself ist.
Mal in Alu einwickeln, erden und messen.
Bisher hat mir LVDS immer den Arsch gerettet.
Zwischen MCU und LVDS Driver schon Serienwiderstände vorgesehen?
Das Display selber besteht den EMV-Test. Wenn die Leitungen mit richtig
vielen Ferriten und möglichst kurzes Kabel dann reicht es auch um den
Test zu bestehen, jedoch ist das nur für das EMV Labor geeignet und
nicht für die Serienfertigung im Gerät.
Johann schrieb:> Mit Klappferriten konnte ich die Störungen mindern.>> Die Drossel von Würth und TDK wollte ich ja auch nicht an die LVDS> Treiberausgänge hängen sondern zwischen der Versorgungsspannung und GND.> Dadurch sollte doch das LVDS Nutzsignal nicht beeinflusst werden. Oder> sehe ich das falsch?
Ah, ok. Habe ich falsch gelesen.
Die Frage ist, ob Strom in GND = Strom in VCC gilt. Wenn nicht, dann
wäre eine Gleichtaktdrossel eher kontraproduktiv, weil es dann die Masse
ausheben kann. In Summe über alle Leitungen gilt das, aber nur bei der
Versorgung? Kann man aber testen.
Ich würde zunächst noch versuchen, ob nicht ein normales Bead in der
Versorgung (z.B. 600E @ 100MHz) etwas bewirkt, also nur in der VCC.
Dann würde ich noch versuchen, ob es etwas bringt, wenn man die Masse
des Display (z.B. der Rahmen) und die Masse der Platine kurz und sehr
gut zusammenhängt. Z.B. über einen Kabelschirm, mit nur wenigen cm
Länge.
Generell wäre ich skeptisch, ohne weitere Tests ein paar Bauteile
einzufügen, und dann hoffen, dass es besser wird. Ich würde mir
zumindest mal auf irgendeine Art und Weise auf die Platine fädeln und
neu messen.
Die Boards und vor allem die Bauteile (BGAs) sind ja inzwischen so klein
das es mit dem fädeln nicht mehr ganz einfach ist. Das Display ist
natürlich so dicht an der Platine wie es nur möglich ist. VCC habe ich
auch schon mit Beads versehen.
Am besten ist es halt wenn ich das 50cm Kabel ca. durch eine ca. 10cm
lange Version ersetze, dann kommt man locker ohne Probleme unter den
Grenzwert. Nur leider kann ich das Kabel nicht so kurze machen, da die
Gerätekonstruktion das nicht hergibt.
Das LVDS Kabel ist die Antenne, aber LVDS ist nicht die Störquelle.
LVDS ist bei mir bei 50cm überhaupt kein EMV Stör-Thema.
Bei nur 10cm ist LVDS "fast" schon zuviel des Guten, dass geht noch mit
CMOS/TTL Pegeln.
Ich vermute, der Pixelclock koppelt irgendwie auf die LVDS Seite ein und
strahlt über die LVDS-Kabel-Antenne ab.
Hast Du alle AppNotes zum Transceiver und dessen Layout beachtet?
Letzte Ausfahrt:
Spread Spektrum Clock Source.
Johann schrieb:> Die Boards und vor allem die Bauteile (BGAs) sind ja inzwischen so klein> das es mit dem fädeln nicht mehr ganz einfach ist. Das Display ist> natürlich so dicht an der Platine wie es nur möglich ist. VCC habe ich> auch schon mit Beads versehen.>> Am besten ist es halt wenn ich das 50cm Kabel ca. durch eine ca. 10cm> lange Version ersetze, dann kommt man locker ohne Probleme unter den> Grenzwert. Nur leider kann ich das Kabel nicht so kurze machen, da die> Gerätekonstruktion das nicht hergibt.
Die Lösung mit den unterschiedlichen Drosseln ist halt etwas unsauber
und nicht identisch mit dem Ferrit, deshalb wäre ein Test wirklich
angebracht!
Außerdem sollte das schon gehen:
Wir reden hier ja von kleinen Frequenzen, da muss der Aufbau nicht so
gigantisch toll sein (die Wellenlängen bewegen sich im >10-cm-Bereich).
Da tuts das schon, wenn man das da reinflickt.
Variante 1:
Auf dem Board die Leiterbahnen durchschneiden, den Lötstopplack
abkratzen und die Drosseln "mit den Haxen nach oben" auf die Platine
kleben und mit Fädeldraht da anlöten.
Nimm ein Mikroskop. Und bring ruhige Hände mit, deine Bauteile sind
klein.
Variante 2:
Das Kabel kurz nach dem Stecker abschneiden und die Bauteile da
reinbauen. Zur Not eine kleine Platine bauen.
Viel aushalten muss es nicht.
Wenn du irgendwelche unverifizierten Sachen da reinbaust, in der
Hoffnung es würde besser, wirst du noch einige Runden (Redesigns)
drehen. Hab das selber schon gemacht, es klappt nicht ;-)
Wenn die Frickellösung gute Ergebnisse liefert, dann liefert es meistens
die gescheite Lösung erst recht. Umgekehrt gilt das noch mehr: Wenn die
Frickellösung nicht klappt, hast du verloren.
Oben stand noch was von Spread-Spectrum : Das würde ich auch
ausprobieren. Das ist zwar keine Lösung, aber eine exzellente
Möglichkeit die Störungen zu kaschieren. Man verschmiert quasi die Peaks
über den Frequenzbereich. Das hilft dann besonders gut, wenn man nur
einzelne, schmale, Peaks hat.
Die Störungen werden sicher nicht von der LVDS-Seite erzeugt. Das werden
eher die 28 Leitungen mit 65MHz sein. Wer erzeugt die Daten? Diese
Schleife (Quelle-Leitungen-LVDS-Baustein-GND) musst du optimieren.
Flankensteilheit so weit runter wie möglich. Gerade die Clock-Leitungen
sollten keine Oberwellen haben. Evtl. mit AC-Abschluss arbeiten. Das
gibt sonst eine Messerscharfe Linie im Spektrum. Gut helfen tut in jede
Power-Leitung Beads einschleifen und nicht nur die 'Standard' 100n
Kondensatoren. Die Kondensatoren müssen zu den Störfrequenzen passen.
Sehr gut sind die 3-Terminal Kondensatoren (Durchführungskondensatoren).
Ohne jetzt das Gesamte System zu kennen ist eine Anaylse schwer. Wie ist
z.B. das Display versorgt? Mit getrenntem Netzteil; oder geerdet? Hat
das Datenkabel einen separaten GND und geht der Schirm auf GND; auf Erde
oder... Je nach System kann eine Gleichtaktdrossel im Powerpfad helfen
oder einfach wirkungslos sein.
Diese LVDS-Verbindung funktioniert bei Cameralink (basiert auf den
ChannelLink-Devices von TI) bis 10 Meter und schafft damit auch die EMV
Class-B.
