前言

　　英創工控主板，主要應用于嵌入式工控機系統，以實現過程控制、通訊管理、數據采集、人機交互等應用。工控主板運行的可靠性，完全依賴于嵌入式設備的可靠性。

　　一臺嵌入式設備的可靠運行，需要依靠設備硬件電路具有較好的電磁兼容特性，以保證在一定強度的電磁干擾環境下，使硬件電路/元件可靠地工作，從而才能保證設備的正常工作。電磁兼容特性差，直接反應出來的的情況，就是設備容易出故障損壞，反復維修，直接增加維護成本。常見的電磁兼容內容，包括但不限于抗靜電能力、抗浪涌能力、抗脈沖群能力等。在實際的應用中，抗靜電能力與抗浪涌能力不合格，最常見的表現，就是電路中有元器件損壞。

　　提高設備的電磁兼容特性，最常用的方法是：合理電路原理設計與電路布局、合適的保護器件選擇、設備組裝、設備現場安裝與走線等因素。

　　為了驗證合理的電路設計對電磁兼容特性的重要性，同時方便給客戶提供設計參考，英創公司基于SBC880工控機進行了靜電抗擾度與浪涌抗擾度的試驗，并通過了GB/T 17626.2-2018/IEC 61000-4-2:2008靜電抗擾度4級和GB/T 17626.5-2019 / IEC 61000-4-5:2014 浪涌抗擾度測試4級，這說明英創的工控主板在配合設計合理的應用底板時，其電磁兼容特性是合格的。

受試設備信息

　　以下相關信息，是基于SBC880工控機進行浪涌抗擾度與靜電放電抗擾度試驗對象：

　　●　使用工控主板：ESM6800、ESM3352、ESM7000、EM9281

　　●　使用底板：SBC880 V3.0

　　●　使用DM5028模塊：(1) DM5028-ETA104 V4.1， 模擬采集、通訊驅動模塊　　(2) DM5028-ETA702 V4.0，RS485、RS232、CAN驅動模塊

受試設備：SBC880工控機整機

受試設備：SBC880工控機內部展示

浪涌抗擾度試驗及結果

　　在浪涌抗擾度試驗中，線-線，表示差模；線-地，表示共模。其中，“線-地”中的‘地’，表示設備的保護接地（PE），即我們通常所理解的設備外殼，在實際應用中，應該連接到可靠的安全接地點。根據GB/T 17626.5-2019 / IEC 61000-4-5:2014，浪涌抗擾度實驗等級如下表：

　　該試驗是按照4類環境要求進行，即：互連線按戶外電纜沿電源電纜敷設并且這些電纜被作為電子和電氣線路的電氣環境。實驗等級依據GB/T 17626.5-2019 / IEC 61000-4-5:2014 附錄表B.1和表B.2，因此最高須通過4級浪涌抗擾度試驗。

　　根據GB/T 17626.5-2019 / IEC 61000-4-5:2014 附錄表B.2，網絡通訊線、RS485通訊線、CAN通訊線屬非屏蔽對稱互連線，對浪涌抗擾度 線-線（差模）試驗不要求。下面設備為浪涌抗擾度試驗相關設備：

　　●　浪涌組合波發生器：蘇州泰思特電子科技有限公司  SG5010H

　　●　浪涌試驗信號耦合器：蘇州泰思特電子科技有限公司 CDN 405AF8

　　●　試驗浪涌波形：1.2 / 50 us

　　浪涌抗擾度試驗的結果如下表所示：

靜電抗擾度試驗及結果

　　根據GB/T 17626.2-2018/IEC 61000-4-2:2008，靜電抗擾度試驗等級如下表所示：

　　由于嵌入式工控機可能應用于各類環境，因此對于靜電抗擾度能力要求相對比較高。依據GB/T 17626.2-2018/IEC 61000-4-2:2008附錄A相關信息，靜電抗擾度試驗應通過4級試驗。

　　靜電抗擾度試驗設備：

　　蘇州泰思特電子科技有限公司  EDS-20H

　　瑞士特測  NSG 438A

　　靜電抗擾度試驗試驗的結果如下表所示：

　　說明：在靜電抗擾度試驗時，由于SBC880工控機使用了SBC880-ME金屬機殼且可靠地連接到PE點，相對來說更加容易通過靜電實驗。

實驗用相關電路

　　下面的圖例，是通過靜電抗擾度與浪涌抗擾度試驗的常用端口的電路圖與浪涌抗擾度試驗中信號耦合示意圖。

　　電源端口：

圖1：電源輸入端口電路原理

圖2：電源端口浪涌抗擾度試驗 線-線 耦合示意圖　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖3：電源端口浪涌抗擾度試驗 線-地 耦合示意圖

　　說明：PPTC器件（F1）要根據整機功率進行選擇，最小通流值，建議選用整機工作時最大電流的2倍，如：SBC880工控機最大功率時電流可達2A/DC5V，因此F1需要使用額定4A電流的PPTC器件，否則在浪涌沖擊時，PPTC可能出現斷路保護的情況，導致設備斷電重啟或間歇性斷電。

　　網絡端口：

圖4：1000Mbps網絡端口電路原理                                                                                                  圖5：HR851178內部電路圖

圖6：100Mbps網絡端口電路原理                                                                                                 圖7：HR871181A內部電路圖

圖8：網絡端口浪涌抗擾度試驗 線-地 耦合示意圖

　　說明：由于CDN設備受限，網絡端口進行浪涌試驗時，將其8條通訊線并在一起后，接入CDN設備的EUT PORT端口上。

　　RS485端口：

圖9：RS485端口電路原理

圖10：RS485端口浪涌抗擾度試驗 線-地 耦合示意圖

　　說明：由于CDN設備受限，RS485端口進行浪涌測試時，將A/B 兩條通訊線并在一起后，接入CDN設備的EUT PORT端口上面。UTP(Unshielded Twisted pair)表示非屏蔽雙絞線，下同。

　　CAN端口：

圖11：CAN端口電路原理

圖12：CAN端口浪涌抗擾度試驗 線-地 耦合示意圖

　　說明：由于CDN設備受限，CAN端口進行浪涌測試時，將H/L 兩條通訊線并在一起后，接入CDN設備的EUT PORT端口上面。

　　RS232端口：

圖13：RS232端口電路

圖14：RS232端口浪涌抗擾度試驗 線-線 耦合邏輯圖

圖15：RS232端口浪涌抗擾度試驗 線-地 耦合示意圖

　　說明：對RS232端口進行浪涌 線-線、線-地 試驗時，分別對TX信號線和RX信號線進行測試。

　　USB端口：

圖16：USB端口電路原理

　　說明：依據GB/T 17626.5-2019/IEC 61000-4-5:2014附錄B，于USB端口可不要求進行浪涌抗擾度試驗。但其需要進行靜電抗擾度試驗。

　　為了使嵌入式工控機達到更好的電磁兼容特性，提高可靠性，除了在電路上盡可能完善相應的保護電路外，對PCB的布局，設備的組裝和現場安裝、布線都有緊密的關系。因此遇到設備損壞的情況時，根據這些事項逐一排查。

　　為了協助客戶查找電路損壞原因，英創公司特意進行了一系列破壞性的靜電抗擾度與浪涌抗擾度試驗以分析電路損壞情況及相關的因素，詳情請參考：《破壞性電磁兼容性試驗案例分析》。