Understanding EMC in Battery-Powered Portable Devices

إن القدرة على التحكم بالصدمات الكهربائية تكفل أن الأجهزة الإلكترونية تعمل بشكل صحيح في بيئة الكهرومغناطيسية المقصودة دون أن تسبب أو تعاني من تدخل غير مقبول، بالنسبة للأجهزة المحمولة بالبطارية، التي تدمج بشكل متزايد أجهزة التصنيع الرقمية ذات السرعة العالية، أجهزة اللاسلكية اللاسلكية، وأجهزة الاستشعار الحساسية للأشعة، فإن امتثال الأشعة السينية لكل من متطلبات تنظيمية وعامل موثوقية حرج.

التحديات الوحيدة في التصميمات التي تستخدم البطاريات

وأخيراً، تختلف الأجهزة التي تعمل بالبطارية اختلافاً جوهرياً عن المعدات الرئيسية، إذ أن مصممي قوات الطاقة المحدودين الذين يصممون لتقليل استهلاك الطاقة إلى أدنى حد، وهو ما يتضارب في كثير من الأحيان مع تدابير مضادة قوية من جانب شركة EMC، ويضيف السائل وزناً وحجماً من أجهزة التصفير التي تستخدمها أجهزة التصفير اللاسلكية، ويحدثان في كثير من الأحيان أجهزة الربط اللاسلكية التي لا تحمل آثاراً.

المبادئ الأساسية للتصميم على أساس التصنيف البيئي

الدرع

فالدرع يستخدم أجهزة كشف أو حواجز سلوكية لاحتواء الحقول الكهرومغناطيسية أو حجب الحقول الخارجية، وقد يكون الضميمة بمثابة فوضوي معدني، أو معاطف مجهزة بالبلاستيك، أو درع معدني مطروح يباع إلى سداسي كلورو البنزين، ويجب أن يكون للدروع وصلات ميكانيكية منخفضة إلى طائرة الترددات الأرضية في فترات ربيعية منتظمة (يصاً لكل جهاز).

التصوير

:: قمع الطاقة الكهرومغناطيسية غير المرغوب فيها على الموصلات: في التصميمات المحمولة، تكون المرشّحات مربوطة بشكل رئيسي، وأجهزة السحب السماوية، والاختناق الشائعة، وأجهزة التصفيق ذات القدرة العالية، وأجهزة التخدير الأكثر أهمية، هي مدخلات البطارية، حيث يمكن للضوضاء المتحولة أن تبث من الجهاز والعكس بالتردد، وخطوط المحتوية على محركات المُشغلة.

الغواصة

فالحوار يخلق إمكانية مرجعية منخفضة التبسيط لجميع الدوائر، وفي الأجهزة التي تعمل بالبطارية لا توجد أرض أرضية أرضية، بل إن أرضية الدائرة (التي تسمى في كثير من الأحيان " أرضية محدودة " أو " غينيدي " ) لا تصلح إلا لطريق العودة لجميع التيارات، ولا توجد طائرة أرضية صلبة لمراقبة الانبعاثات المشعّة، وإدارة تيارات العودة الدنيا، وتقديم إشارة إلى أجهزة التقطيع الرقمية.

العنصر

(أ) المكونات المختارة ذات الضوضاء المتدنية والحصانة العالية: فبالنسبة لتغيير أجهزة التنظيم، فإن أجهزة مختارة ذات ترددات مُنتشرة، مما ينشر الضوضاء على نطاق أوسع ويخفض مستويات الذروة، ويستخدم أجهزة قياسية ذات سمة منخفضة من حيث التحلل، وتتجنب أجهزة قياسية ذات مواصفات مُعدية مُتسمَّاة بالبطن، وتُفضِّل نماذج التقلبات.

PCB العيون على الوجه الأمثل

فاليوت هو أكثر نشاط تصميمي للشبكة تأثيراً، حيث إن القاعدة الذهبية هي تقليل منطقة الحلقة (المحيطة التي تُسجَّل بواسطة إشارة ومسار عودته) إلى كل إشارة عالية التردد، وتشتد حلقة صغيرة وتزداد فيها درجة أقل من التعرض للميادين المغناطيسية، وتشمل الممارسات الرئيسية ما يلي:

  • وضع إشارات عالية السرعة (الساعة، حافلات البيانات، RF) على طبقات داخلية بين الطائرات الأرضية أو طائرات الطاقة (تشكيل خطوط) لحصر الحقول.
  • أبقوا جميع الآثار قصيرة قدر الإمكان، خاصةً لساعة و تبديل الأكواد.
  • تجنب 90 درجة من الزوايا؛ استخدام الشمفرات من 45 درجة أو آثار منحنية للسيطرة على التغيرات في العصيان.
  • عناصر المجموعة حسب الوظيفة: دوائر الإمداد بالطاقة بعيدا عن المناظر الحساس؛ التجهيز الرقمي بعيدا عن نموذج الإبلاغ الموحد.
  • توفير مسار عودة أرضي مستمر مباشرة تحت كل أثر إشارة، وإذا كان يجب أن يغير أثره طبقات، يضيف أرضاً قريبة عبره للحفاظ على حلقة.
  • استخدام أرض صلبة ملئ على جميع الطبقات الخارجية، مع كثرة خياطة الأرض على طول حواف اللوح لقمع الإشعاع الحاف.
  • وفيما يتعلق بالأزواج المتمايزة (مثلاً، USB، Ethernet)، حافظوا على المباعدة المستمرة وتطابق طولها لضمان رفض النظام الموحد.

Detailed Design Strategies for Battery-Powered Devices

التقليل إلى أدنى حد من الانبعاثات التي تم تنفيذها

إن الانبعاثات التي يتم تشغيلها على خط إمدادات البطاريات هي مصدر قلق رئيسي بالنسبة للامتثال التنظيمي، بدءاً من وصف مجموعة الضوضاء لكل محول من البلدان النامية - النامية، وتواتر التحويل الأساسي لشبكة متغيرات متوسطة من نوع 1 إلى 3 ميغاهيرتز، وانتهاءً بحجم مقياس مقياس مقياس التردد 1 إلى 10 مكافئ.

تخفيض الانبعاثات المتردية

(أ) الانبعاثات المتطاولة بين 30 ميغاهيرتز و1 غيغاهيرتز هي عادة ما تكون ناجمة عن هوائيات غير مقصودة تتكون من آثار ثنائي الفينيل متعدد الكلور، وكابلات، وخيوط عنصر مضادة أكثر فعالية، هي إبقاء الحلقات الحالية ذات التردد العالي في أضيق الحدود الممكنة.

إدارة نزاهة السلطة والبطارية

جهاز التحكم بالكهرباء متصل بجهاز التحكم بالضغط، وجهاز التحكم بالبطارية، وجهاز التحكم بالبطارية، وجهاز التحكم بالبطارية، وجهاز التحكم بالبطارية، وجهاز التحكم بالبطارية، وجهاز التنظيف، وجهاز التنظيف، وجهاز التنظيف، وجهاز التنظيف، وجهاز التحكم بالبطارية،

التعايش والتصميم اللاسلكي

أجهزة محمولة تستضيف أجهزة لاسلكية متعددة (واي-فاي، بلوتون، خلايا، جهاز تحديد المواقع)

الاختبار والامتثال

ويعتمد نجاح تصميم الإدارة البيئية على التحقق طوال دورة التنمية، ليس فقط في النهاية، إذ أن البدء في قياسات ما قبل الامتثال باستخدام جهاز تحليل الطيف، ومجموعة اختبارات قريبة من الحقول، وأجهزة الكشف عن المواقع القريبة من الأرض، يساعد على تحديد مصادر الضوضاء على سداسي كلور البنزين: فإختبارات الجرث المغنطيسي تحدد الحلقات الحالية، بينما يكشف اختبار ميدان كهربائي عن عقد مركب مركب.

  • (ب) الانبعاثات التي تم تنفيذها (CISPR 32/FCC Part 15B) في ميناء الإمداد بالطاقة - والتي تنطبق إذا كانت الأجهزة تُستخدم عن طريق USB أو مكيف مكرس.
  • Radiated emissions (CISPR 32 / FCC Part 15B) in a semi-anechoic chamber from 30 MHz to 6 GHz for most consumer electronics.
  • الحصانة المتفرقة (IEC 61000-4-3) لضمان عدم عطل الجهاز عند التعرض لميادين تصل إلى 3 V/m أو أعلى.
  • Éectrostatic discharge immunity (IEC 61000-4-2) to withstand II8 kV contact and 15 kV air discharge on accessible surfaces and connectors.

توثيق جميع تفاصيل الاختبارات، بما في ذلك طول الكابلات، وبطارية الدولة (التي تحمل بتهم ضد منضب)، وتوجه الأجهزة، إذ أن العديد من الأجهزة المحمولة تؤدي بشكل مختلف حسب مستوى الشحنات لأن دورات عمل المنظمين التحويلية تتغير.

خاتمة

تصميمات للتوافق الكهرومغناطيسي في الأجهزة المحمولة بالبطارية تحد متعدد الأوجه يتطلب دمج التدفئة والتصفير والعزلة واختيار العناصر وتركيب مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور من بداية المشروع، مع وجود قيود على حجم صغير ووزن منخفض وقليل من استهلاك الطاقة يجعل كل قرار تصميمي حرجاً، وذلك بتطبيق المبادئ المحددة في هذه المادة التي تخفف من نقاط الاختبار