Как подключить экраны USB / Ethernet к шасси или цифровому заземлению

У меня есть печатная плата с несколькими разъемами USB и RJ-45 Ethernet на одной стороне. Я совершенно сбит с толку относительно того, как именно я должен подключать к ним контакты ЩИТА.

Это для хост-устройства, которое будет взаимодействовать с периферийными устройствами. Он поставляется с регулируемым напряжением 5 В 10 А от внешнего блока питания и предназначен для использования внутри транспортного средства.

Я нашел этот вопрос ( следует ли присоединять заземление корпуса к цифровому заземлению? ) Вместе с другими, которые мне несколько помогли, но я все еще в замешательстве. Принятый ответ на это говорит, чтобы использовать монтажные отверстия, но я не уверен, что я понимаю полностью. Я не уверен, что монтажные отверстия соединяют шасси / цифровое заземление напрямую или они соединяются только с металлическим корпусом. Я предположил позже.

Еще более запутанно: что если я захочу использовать пластиковый корпус? Я бы предпочел пластик, но я предполагаю, что металл лучше защитит его от электромагнитных помех внутри автомобиля.

Вот ( очень упрощенный) пример моего текущего макета.

И схема (на всякий случай не очень полезная)

• Контакты экрана соединяются с плоскостью ШАССИ, которая изолирована от цифрового заземления . Физический корпус для разъемов также должен касаться металлического корпуса.
• ШАССИ плоскость соединена с металлическим корпусом с помощью монтажных отверстий / винтов.
• GND источника питания подключен к металлическому корпусу через нижнее левое монтажное отверстие. Это, в свою очередь, соединяет GND с CHASSIS через сам металлический корпус.

Я обдумываю это? Должен ли я просто подключить контакты экрана к GND и назвать это день?

Вы можете подумать об этом, а может и не задумываться, это зависит от того, в какой области находится ваше приложение, и от того, требуется ли вам пройти какие-либо нормативные проверки для продукта. Общая идея состоит в том, чтобы шунтировать ESD на землю через шасси и подальше от вашей электроники. Это зависит от того, является ли ваш корпус изолированным или нет. Еще одна вещь, которую нужно иметь в виду, это то, что у вас также может быть РЧ, проходящий через экран, и РЧ следует учитывать, если вам нужно создать продукт для прохождения тестирования на выбросы (кабели делают отличные антенны и могут даже помочь навести молниеносную РЧ на вашу плату) , Сейчас я расскажу об ОУР. Хорошим справочником по всем вопросам ОУР и ВЧ является книга « Разработка электромагнитной совместимости » Генри В. Отта. Я процитирую это

Итак, где следует подключать экраны кабелей, устройства защиты от переходных напряжений и фильтры ввода / вывода, когда изделие находится в пластиковом корпусе? Есть три варианта:

1. К плоскости заземления цепи (самый плохой выбор)
2. На отдельную плоскость заземления ввода / вывода, как обсуждалось в разд. 12.4.3
3. К отдельной большой металлической пластине добавляется нижняя часть изделия (лучший выбор)

В вашем случае, если ни один из кабелей не проложен снаружи транспортного средства, я бы не слишком беспокоился о радиочастотах. Если кабели не будут соприкасаться с людьми (похороненными в приборной панели), я бы тоже не слишком волновался там. Если бы там проходили середины рядом с людьми, я бы волновался. Вы можете думать о своем автомобиле как о земле. Автомобиль может собирать заряд, но он также функционирует как клетка Фарадея, поэтому все внутри будет около 0 (кроме чего-то вроде чехла на сиденье, которое было заряжено, любой металл, подключенный к шасси, будет около 0 В (0 В напряжение относительно автомобиля а не "земля" заземления)).

Я также включил изображение для подавления электростатического разряда в металлическом корпусе из той же книги:

Подсоедините контакты экрана к GND, затем проложите заземляющий провод / ремень от металлического корпуса к чему-то другому в автомобиле, который заземлен, так что у вас будет где-то "сбросить" шум. В большинстве автомобилей почти каждая металлическая поверхность заземлена на (-) клемму аккумулятора (если у вас нет винила + наземное транспортное средство). Вы можете снять заземление с провода радиосвязи, металлического монтажного кронштейна, ближайшего элемента рамы и т. Д.

Есть два подхода к этой проблеме, которые имеют смысл:

1. Соедините заземление корпуса и сигнальную землю с корпусом во многих точках, но не соединяйте их друг с другом
2. Подключите заземление шасси к шасси и оставьте другие монтажные отверстия изолированными , затем подключите заземление шасси к заземлению сигнала в том месте, где сигналы пересекают плоскость.

Подход 1 (ваш нынешний подход) обеспечивает хорошее (низкое L) высокочастотное соединение, поэтому оно используется в таких приложениях, как материнские платы компьютеров. Однако это обходится дорого - он может позволить низкочастотным токам течь в сигнальную землю от шасси, что затем вызывает проблему шума из-за общей импедансной связи в сигнальной земле.

Подход 2 устраняет возможность возникновения петель и общего импедансного соединения, но рискует возбудить внутреннюю часть вашего блока, когда заземляющая плоскость действует как патч-антенна с радиочастотным питанием на ВЧ - наиболее нежелательно, особенно если у вас есть блок, который плохо останавливается РФ. Он также может быть использован с пластиковыми коробками без дополнительной работы - подход 1 требует, чтобы винты платы соединялись с модифицированной плоскостью изображения или внутренним экраном, чтобы обеспечить непрерывность, в этом случае.

Что касается пластиковых и металлических коробок - металлическая коробка может обеспечить хорошее экранирование от электромагнитных помех, но ее необходимо разрабатывать с осторожностью, чтобы избежать случайных щелевых антенн на механических швах. Пластиковые коробки могут иметь встроенную защиту от электромагнитных помех или могут быть модифицированы с использованием внутреннего слоя фольги; если общий пластиковый экран не используется в пластиковой коробке, то минимум, который я бы порекомендовал, - это лист металла где-нибудь в коробке, который будет служить плоскостью изображения. (Это может быть то же самое, что заземление ESD.)