So verbinden Sie USB/Ethernet-Abschirmungen mit Chassis oder digitalen Erdungen

Sie können darüber nachdenken oder auch nicht, es hängt von Ihrer Anwendung ab und davon, ob Sie behördliche Inspektionen für ein Produkt bestehen müssen. Die allgemeine Idee ist, die ESD durch das Chassis und weg von Ihrer Elektronik auf Masse zu leiten. Dies hängt davon ab, ob Ihr Gehäuse isoliert ist oder nicht. Eine andere Sache, die Sie beachten sollten, ist, dass Sie auch HF durch die Abschirmung laufen lassen können, und HF sollte in Betracht gezogen werden, wenn Sie ein Produkt bauen müssen, um Emissionstests zu bestehen (Kabel sind großartige Antennen und können sogar dazu beitragen, Blitz-HF auf Ihr Board zu induzieren). . Im Moment werde ich über ESD sprechen. Eine gute Referenz für alle Themen rund um ESD und HF ist dieses Buch Electromagnetic Compatibility Engineering von Henry W. Ott. Ich werde es zitieren

Wo sollten also Kabelschirme, Überspannungsschutz und E/A-Filter angeschlossen werden, wenn sich das Produkt in einem Kunststoffgehäuse befindet? Es gibt drei Möglichkeiten wie folgt:

1. Zur Schaltungsmasseebene (schlechteste Wahl)
2. An eine separate E/A-Masseebene, wie in Abschnitt 2 beschrieben. 12.4.3
3. Auf eine separate große Metallplatte, die an der Unterseite des Produkts angebracht wird (beste Wahl)

In Ihrem Fall würde ich mir keine allzu großen Sorgen um HF machen, wenn keines der Kabel an der Außenseite eines Fahrzeugs verläuft. Wenn die Kabel nicht mit Menschen in Kontakt kommen (im Armaturenbrett vergraben), würde ich mir auch dort keine allzu großen Sorgen machen. Wenn es neben Leuten durch die Mitte gehen würde, würde ich mir Sorgen machen. Sie können sich Ihre Fahrzeugmasse wie Erdmasse vorstellen. Das Auto kann eine Ladung sammeln, aber es funktioniert auch wie ein Faraday-Käfig, sodass alles im Inneren nahe 0 ist (mit Ausnahme von etwas wie einem aufgeladenen Sitzbezug, jedes Metall, das mit dem Chassis verbunden ist, wird nahe 0 V sein (0 V ist die Spannung in Bezug auf das Auto und nicht "Erde" Masse)).

Ich habe auch ein Bild zur Unterdrückung von ESD in einem Metallgehäuse aus demselben Buch beigefügt:

Verbinden Sie Ihre Abschirmungsstifte mit GND und führen Sie dann ein Erdungskabel / -band von Ihrem Metallgehäuse zu etwas anderem im Fahrzeug, das geerdet ist, damit Sie irgendwo Geräusche "ablassen" können. In den meisten Fahrzeugen ist fast jede Metalloberfläche mit dem (-) Anschluss der Batterie geerdet (es sei denn, Sie haben ein wackeliges + geerdetes Fahrzeug). Sie können Masse von einem Radio-Erdungskabel, einer Metallchassis-Montagehalterung, einem nahe gelegenen Rahmenelement usw. ziehen.

Es gibt zwei sinnvolle Herangehensweisen an dieses Problem:

1. Verbinden Sie die Gehäusemasse und die Signalmasse an vielen Stellen mit dem Gehäuse, aber verbinden Sie sie nicht miteinander
2. Verbinden Sie die Gehäuseerde mit dem Gehäuse und lassen Sie die anderen Befestigungslöcher isoliert . Verbinden Sie dann die Gehäuseerde mit der Signalerde dort, wo die Signale die geteilte Ebene kreuzen.

Ansatz 1 (Ihr aktueller Ansatz) bietet eine gute (niedrige L) Hochfrequenzverbindung, weshalb er in Anwendungen wie Computer-Motherboards verwendet wird. Dies hat jedoch seinen Preis – es kann dazu führen, dass niederfrequente Ströme vom Chassis in die Signalmasse fließen, was dann aufgrund der gemeinsamen Impedanzkopplung in der Signalmasse ein Rauschproblem verursacht.

Ansatz 2 eliminiert das Potenzial für Schleifen und gemeinsame Impedanzkopplungen, riskiert jedoch eine Erregung des Inneren Ihrer Box, wobei die Masseebene als kantengespeiste Patchantenne bei HF fungiert – höchst unerwünscht, insbesondere wenn Sie eine Box haben, die schlecht stoppt Rf. Es kann auch ohne zusätzliche Arbeit mit Kunststoffboxen verwendet werden -- Ansatz 1 erfordert, dass die Platinenschrauben mit einer nachgerüsteten Bildebene oder einer inneren Abschirmung verbunden werden, um in diesem Fall Kontinuität zu gewährleisten.

Kunststoff- und Metallboxen – eine Metallbox kann eine gute EMI-Abschirmung bieten, muss aber mit etwas Sorgfalt entworfen werden, um unbeabsichtigte Schlitzantennen an mechanischen Nähten zu vermeiden. Kunststoffboxen können mit einer EMI-Abschirmung ausgestattet oder mit einer inneren Folienschicht nachgerüstet werden. Wenn in einer Kunststoffbox jedoch keine allgemeine EMI-Abschirmung verwendet wird, würde ich als absolutes Minimum ein Metallblech irgendwo in der Box empfehlen, das als Bildebene dient. (Dies kann mit der ESD-Grundplatte identisch sein.)