Anschließen von USB / Ethernet-Abschirmungen an Gehäuse oder digitale Masse

Ich habe eine Platine mit einigen USB- und RJ-45-Ethernet-Anschlüssen auf einer Seite. Ich bin ziemlich verwirrt darüber, wie genau ich die SHIELD-Pins an ihnen anschließen soll.

Dies ist für ein Host-Gerät vorgesehen , das mit Peripheriegeräten verbunden werden kann. Es wird von einem externen Netzteil mit geregelter 5-V-10-A-Leistung versorgt und ist für die Verwendung in einem Fahrzeug vorgesehen.

Ich habe diese Frage ( Soll Chassis-Masse mit Digital-Masse verbunden werden? ) Zusammen mit anderen Fragen gefunden, die mir etwas geholfen haben, aber ich bin immer noch verwirrt. Die akzeptierte Antwort darauf lautet, Befestigungslöcher zu verwenden, aber ich bin mir nicht sicher, ob ich das vollständig verstehe. Ich bin nicht sicher, ob die Montagelöcher Chassis / digitale Masse direkt miteinander verbinden oder nur mit dem Metallgehäuse verbunden sind. Ich nahm das später an.

Noch verwirrender: Was wäre, wenn ich ein Kunststoffgehäuse verwenden wollte? Ich würde Plastik bevorzugen, aber ich gehe davon aus, dass Metall es besser gegen EMI im Fahrzeug schützt.

Hier ist ein ( sehr vereinfachtes) Beispiel meines aktuellen Layouts.

Und der Schaltplan (nur für den Fall, nicht wirklich nützlich)

• Die Schildzapfen eine Verbindung zu der CHASSIS Ebene , die von der digitalen isoliert ist GND . Das Gehäuse für die Steckverbinder sollte auch das Metallgehäuse berühren.
• Die CHASSIS- Ebene ist über die Befestigungslöcher / -schrauben mit dem Metallgehäuse verbunden.
• Das Netzteil GND wird über das untere linke Montageloch mit dem Metallgehäuse verbunden. Dadurch wird GND über das Metallgehäuse selbst mit CHASSIS verbunden.

Überdenke ich das? Sollte ich nur die Schirmstifte mit GND verbinden und es einen Tag nennen?

Möglicherweise überdenken Sie dies, was von Ihrer Anwendung abhängt und ob Sie die behördlichen Prüfungen für ein Produkt bestehen müssen. Die allgemeine Idee besteht darin, die ESD über das Gehäuse und von Ihrer Elektronik weg nach Masse zu leiten. Dies hängt davon ab, ob Ihr Gehäuse isoliert ist oder nicht. Eine andere Sache, die Sie beachten sollten, ist, dass Sie RF durch die Abschirmung laufen lassen können. RF sollte in Betracht gezogen werden, wenn Sie ein Produkt bauen müssen, um die Emissionsprüfung zu bestehen (Kabel eignen sich hervorragend als Antennen und können sogar dazu beitragen, Blitz-RF auf Ihr Board zu leiten). . Im Moment werde ich über ESD sprechen. Eine gute Referenz für alle ESD- und RF-Bereiche ist dieses Buch Electromagnetic Compatibility Engineering von Henry W. Ott. Ich werde es zitieren

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

1. Zur Schaltungsmasseebene (schlechteste Wahl)
2. Zu einer separaten E / A-Masseebene, wie in Abschn. 12.4.3
3. Auf eine separate große Metallplatte, die am Boden des Produkts angebracht ist (beste Wahl)

In Ihrem Fall würde ich mir keine Sorgen über Funk machen, wenn keines der Kabel an der Außenseite eines Fahrzeugs verläuft. Wenn die Kabel nicht mit Personen in Kontakt kommen (im Armaturenbrett vergraben), würde ich mir auch dort keine allzu großen Sorgen machen. Wenn es durch die Mitte neben Menschen gehen würde, würde ich mir Sorgen machen. Sie können sich Ihren Fahrzeugboden wie Erdboden vorstellen. Das Auto kann eine Gebühr erheben, funktioniert aber auch wie ein Faraday-Käfig, sodass sich alles im Inneren in der Nähe von 0 befindet (mit Ausnahme eines aufgeladenen Sitzbezugs befindet sich jedes mit dem Fahrgestell verbundene Metall in der Nähe von 0 V (0 V) die Spannung in Bezug auf das Auto und nicht "Erde" Masse)).

Aus demselben Buch habe ich auch ein Bild zur Unterdrückung von ESD in ein Metallgehäuse eingefügt:

Verbinden Sie Ihre Abschirmstifte mit GND, und verlegen Sie dann ein Erdungskabel / -band von Ihrem Metallgehäuse zu einem anderen geerdeten Element im Fahrzeug, damit Sie Störgeräusche ableiten können. In den meisten Fahrzeugen ist fast jede Metalloberfläche an der (-) Klemme der Batterie geerdet (es sei denn, Sie haben ein Wonky + Bodenfahrzeug). Sie können den Boden von einem Funkkabel, einer Metallhalterung, einem nahe gelegenen Rahmenteil usw. abziehen.

Es gibt zwei sinnvolle Ansätze für dieses Problem:

1. Verbinden Sie die Gehäusemasse und die Signalmasse an vielen Punkten mit dem Gehäuse, verbinden Sie sie jedoch nicht miteinander
2. Verbinden Sie die Gehäusemasse mit dem Gehäuse und lassen Sie die anderen Befestigungslöcher isoliert . Verbinden Sie dann die Gehäusemasse mit der Signalmasse, an der die Signale die Teilungsebene kreuzen.

Ansatz 1 (Ihr aktueller Ansatz) bietet eine gute (Low-L) -Hochfrequenzverbindung, weshalb er in Anwendungen wie Computer-Motherboards verwendet wird. Dies ist jedoch mit Kosten verbunden - es können niederfrequente Ströme vom Chassis in die Signalmasse fließen, was dann zu einem Rauschproblem aufgrund der gemeinsamen Impedanzkopplung in der Signalmasse führt.

Ansatz 2 eliminiert die Möglichkeit von Schleifen und gemeinsamer Impedanzkopplung, riskiert jedoch die Erregung des Inneren Ihrer Box, da die Massefläche bei HF als kantengespeiste Patchantenne fungiert - am unerwünschtesten, insbesondere wenn Sie eine Box haben, die schlecht zu stoppen ist RF. Es kann auch mit Kunststoffboxen ohne zusätzlichen Arbeitsaufwand verwendet werden - Ansatz 1 erfordert, dass die Platinenschrauben mit einer nachgerüsteten Bildebene oder einer inneren Abschirmung verbunden werden, um in diesem Fall Durchgang zu gewährleisten.

Kunststoff- oder Metallboxen: Eine Metallbox kann eine gute EMI-Abschirmung bieten, muss jedoch mit einiger Sorgfalt entworfen werden, um versehentliche Schlitzantennen an mechanischen Nähten zu vermeiden. Kunststoffkästen können mit einer EMI-Abschirmung versehen oder mit einer inneren Folienschicht nachgerüstet werden. Wenn in einer Kunststoffbox jedoch keine Gesamt-EMI-Abschirmung verwendet wird, würde ich als Minimum ein Blech empfehlen, das sich irgendwo in der Box befindet und als Bildebene dient. (Dies kann dasselbe sein wie die ESD-Grundplatte.)