Проблемът с намесата
Съоръжение за измерване на полупроводници работи с PTFE нагревателни плочи до чувствителни аналитични инструменти. Плочите създават електромагнитни смущения, които нарушават показанията-високочестотното-превключване на контрола на мощността генерира шум, който се излъчва през PTFE кожуха. Смущението причинява нестабилни измервания и принуждава съоръжението да изключва инструментите по време на работа на плочата. Конфигурацията на окабеляването определя интензитета на EMI. Компактната конструкция и липсата на метално екраниране позволяват EMI да излъчват свободно, което прави избора на окабеляване критичен.
Механизмът за генериране на EMI
EMI възниква от бързото превключване на контролите на захранването-SCR, SSR или IGBT. Превключването създава преходни процеси на напрежение и ток, които генерират електромагнитни полета. PTFE кожухът действа като диелектричен прозорец, позволяващ излъчване на полета. Паралелните проводници създават по-силни полета. Усуканите двойки анулират полета чрез анулиране на противоположната-фаза. Екранираните кабели съдържат полета в проводника. Честотният диапазон, който предизвиква загриженост, обикновено е от 10 kHz до 100 MHz, където превключването на контрола на мощността генерира най-много шум.
| Конфигурация на окабеляване | Намаляване на EMI срещу паралелен | Разходи за инсталиране | Ефективност на екранирането |
|---|---|---|---|
| Паралелен (стандартен) | Базово ниво | Най-ниска | Лошо (без анулиране) |
| Усукана двойка | 15-20 dB намаление | +5-10% | Добре (анулиране на поле) |
| Коаксиален екраниран | 20-25 dB намаление | +15-25% | Отличен (съдържа се) |
| Двойно-екраниран | 25-30 dB намаление | +25-40% | Отличен (двойно задържане) |
| Филтрирано преминаване | 30-35 dB намаление | +30-50% | Отличен (потиснат при източника) |
Внедряване на усукана двойка
Окабеляването с усукана двойка прокарва захранващи проводници в плътно усукана конфигурация. Усукването отменя магнитните полета-полетата от всеки проводник се противопоставят едно на друго. Анулирането е ефективно до честоти, доста над типичните скорости на превключване. Съоръжение с чувствителни инструменти в рамките на 2 метра от PTFE плочи установи, че окабеляването с усукана двойка намалява EMI с 18 dB, елиминирайки повечето смущения. Този дизайн изисква минимални промени в нагревателната плоча и добавя малко разходи.
Коаксиален и екраниран дизайн
Коаксиалните проводници осигуряват непрекъснато екраниране около захранващите проводници, съдържащи полето в кабела. EMI от проводниците не се излъчват в околната среда. Съоръжение премина от паралелни към коаксиални проводници и намали EMI от 40-60 dBmV на 10-20 dBmV – 70% намаление, което елиминира прекъсванията на инструмента. Двойно екранираните кабели добавят втори слой екраниране за максимално задържане, с намаляване на EMI от 25-30 dB. Екранирането е ефективно, но добавя разходи.
Филтриран Feedthrough дизайн
Филтрираните захранващи канали включват EMI филтри в точката, където захранващите проводници влизат в PTFE нагревателната плоча. Филтрите потискат високо{1}}честотните компоненти, преди да достигнат управляващата верига. Съоръжение с EMI-чувствителни инструменти инсталира филтрирани захранващи канали и елиминира всички EMI-смущения. Потискането на филтъра е ефективно над 10 kHz-точно диапазона, където превключването на контрола на мощността генерира EMI. Този подход се отнася директно към източника, осигурявайки най-високото ниво на намаляване на EMI.
Инсталационни практики и полеви тестове
Физическото разделяне-поддържането на захранващите проводници от проводниците на инструмента с най-малко 300 mm-намалява EMI свързването с приблизително 50%. Правилното заземяване осигурява път за смущаващи токове, предотвратявайки излъчването. EMI метри или спектрални анализатори измерват силата на полето на местата на инструмента. Едно съоръжение, което тества паралелно окабеляване спрямо усукана двойка, установи намаление с 18 dB-измеримо подобрение, което елиминира нестабилността на инструмента. За нагревателни плочи от PTFE в чувствителни към електромагнитни смущения (EMI){10}}обкръжения, посочете минимум кабели с усукана двойка. За максимална защита коаксиалното екраниране с филтрирани захранващи канали осигурява най-добри резултати. Допълнителните разходи се възстановяват чрез елиминиране на EMI-смущения и подобрена надеждност на измерването. Съоръженията, които са надстроили конфигурациите на окабеляване, отчитат незабавни и последователни подобрения в стабилността на инструмента, потвърждавайки, че изборът на окабеляване значително влияе върху ефективността на EMI. За критични полупроводникови приложения, където точността на измерване е от първостепенно значение, допълнителните разходи за екранирано окабеляване са минимални в сравнение със стойността на стабилните показания на инструмента. Стандартното паралелно окабеляване остава приемливо за общо покритие, където наблизо няма чувствителни инструменти. Въпреки това, когато измервателното оборудване е в рамките на 3-5 метра от плочите, се препоръчва надстройка на окабеляването, за да се осигури работа без смущения.
