Проблемы проектирования заземления для коммутации реле в условиях повышенного шума

Я разрабатываю 8-канальное реле, управляемое ПК, с использованием микроконтроллера AVR.

Здесь реле находятся с правой стороны платы и управляются микроконтроллером AVR с левой стороны.

Восемь выходов TTL от AVR подключены к сильноточной микросхеме пары Дарлингтона, такой как ULN2003A.

Я могу использовать интерфейс USB или RS485 для подключения платы к ПК.

Каждое реле рассчитано на коммутацию до 7 А переменного тока, всего их восемь. Реле используются для управления электрическим оборудованием переменного тока.

Печатная плата представляет собой двухслойный материал FR4.

Зеленые слои на изображении ниже представляют плоскость земли. Секция микроконтроллера AVR имеет заземление с обеих сторон.

Блок-схема

Я хочу, чтобы схема надежно работала в среде с высоким уровнем шума без сброса AVR micro.

Драйверы Micro и реле питаются от одного адаптера постоянного тока 12 В. 12 В пост. тока на 12 В реле и 5 В на микро через линейный регулятор.

Теперь мои вопросы:

  • Должен ли я держать ULN2003 рядом с реле , чтобы длина сильноточных трасс, идущих к реле, оставалась короткой, а линии TTL 5V к ULN2003 были длинными или наоборот? Как лучше?

  • Должен ли я удлинять заземляющий слой микроконтроллера под линиями TTL 5 В, идущими к ULN2003, как показано на рисунке выше, или я должен оставить их без заземляющего слоя (только под линиями TTL 5 В)?

  • Должен ли я обеспечивать заземление под микросхемой ULN2003A и контактами постоянного тока реле?

Другие предложения по правильному дизайну земли приветствуются.

Ответы (1)

Однажды я помогал консультанту, у которого сгорела микросхема, потому что его печатная плата находилась всего в 40 миллиметрах от силовой шины на 5000 вольт, которая переключала 2000 ампер за 1 микросекунду.

Смещение в плоскости земли было рассчитано, исходя из петель размером 4 на 4 дюйма в земле, как

V = [MU0*MUr*Площадь/(2*pi*Расстояние)] * dI/dT

что упрощает до

Vinduce = 2e-7 * площадь/расстояние * dI/dT

и подставляя числа, мы имеем

Vinduce = [2e-7 * 0,1 метра * 0,1 метра / 0,04 метра] * 2e+9 ампер/сек.

Vinduce (т. е. напряжение, наведенное на контуры в заземляющем слое) = (2e-7 * 1/4) * 2e+9

Виндовс (от этой 10-мегаватной шины) есть

100 вольт

Таким образом, вам необходимо определить скорость изменения токов и рассчитать, какое НАРУШЕНИЕ НА ЗЕМЛЮ может быть сгенерировано.

Ох...насколько правдоподобна эта математика? 100 вольт вокруг петли 4 на 4 дюйма. Я попросил «консультанта» сделать петлю размером 1 на 1 дюйм, прикрепленную к коаксиальному кабелю; обратите внимание, что это 1/16 площади, которую я использовал в математике, поэтому мы могли ожидать 100/16 = 7 вольт.

Что измерял консультант? 3 вольта или 4 вольта в некоторых местах на печатной плате. Против заявленных 7 вольт. Для плоской шины на 2000 ампер (насколько я помню, с воздушным охлаждением), расположенной на расстоянии 4 см.

Проблемы проектирования заземления для коммутации реле в условиях повышенного шума
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v