Comment connecter les blindages USB / Ethernet au châssis ou aux terrains numériques

J'ai un PCB avec quelques connecteurs USB et Ethernet RJ-45 d'un côté. Je suis assez confus quant à la façon exacte dont je suis censé y accrocher les broches SHIELD.

Il s'agit d'un périphérique hôte qui s'interface avec les périphériques. Il est alimenté en 5V 10A régulé par une alimentation externe, et est destiné à être utilisé à l'intérieur d'un véhicule.

J'ai trouvé cette question (la masse du châssis doit-elle être attachée à la masse numérique? ) Avec d'autres qui m'ont un peu aidé, mais je suis toujours confus. La réponse acceptée à ce sujet dit d'utiliser des trous de montage, mais je ne suis pas sûr de bien comprendre. Je ne sais pas si les trous de montage connectent directement le châssis / la masse numérique ou s'ils se connectent uniquement au boîtier métallique. Je l'ai supposé plus tard.

Encore plus déroutant: et si je voulais utiliser un boîtier en plastique? Je préférerais le plastique, mais je suppose que le métal le protégerait mieux contre les EMI à l'intérieur du véhicule.

Voici un exemple ( très simplifié) de ma disposition actuelle.

Et le schéma (juste au cas où, pas vraiment utile)

• Les broches de blindage se connectent au plan CHASSIS qui est isolé du GND numérique . Le boîtier physique des connecteurs doit également toucher le boîtier métallique.
• Le plan CHASSIS est connecté au boîtier métallique via les trous / vis de montage.
• Le bloc d'alimentation GND est connecté au boîtier métallique via le trou de montage inférieur gauche. Ceci à son tour connecte GND à CHASSIS via le boîtier métallique lui-même.

Suis-je trop réfléchir à cela? Dois-je simplement connecter les broches du blindage à GND et l'appeler un jour?

Vous pensez peut-être ou non à cela, cela dépend de votre application et si vous devez passer des inspections réglementaires pour un produit. L'idée générale est de shunter l'ESD à la terre à travers le châssis et loin de votre électronique. Cela dépend si votre boîtier est isolé ou non. Une autre chose à garder à l'esprit est que vous pouvez également faire passer les RF à travers le bouclier, et les RF doivent être prises en compte si vous avez besoin de construire un produit pour passer les tests d'émissions (les câbles font de grandes antennes, et peuvent même aider à induire des RF éclair sur votre carte) . Pour l'instant, je vais parler d'ESD. Une bonne référence pour tout ce qui concerne les ESD et RF est ce livre Electromagnetic Compatibility Engineering de Henry W. Ott. Je vais le citer

Alors, où les blindages de câbles, les protecteurs de tension transitoire et les filtres d'E / S doivent-ils être connectés lorsque le produit est dans un boîtier en plastique? Il y a trois possibilités comme suit:

1. Vers le plan de masse du circuit (choix le moins bon)
2. Vers un plan de masse d'E / S séparé, comme indiqué dans la Sec. 12.4.3
3. À une grande plaque métallique séparée ajoutée au bas du produit (meilleur choix)

Dans votre cas, si aucun des câbles ne passe à l'extérieur d'un véhicule, je ne m'inquiéterais pas trop des RF. Si les câbles ne vont pas être en contact avec des gens (enfouis dans le tableau de bord), je ne m'inquiéterais pas trop non plus. S'il y avait du milieu à côté des gens, je m'inquiéterais. Vous pouvez penser à la masse de votre véhicule comme à la terre. La voiture peut percevoir une charge, mais elle fonctionne également comme une cage de Faraday, donc tout à l'intérieur sera proche de 0 (à l'exception de quelque chose comme une housse de siège qui a été chargée, tout métal connecté au châssis sera proche de 0V (0v étant la tension par rapport à la voiture et non à la terre "Terre")).

J'ai également inclus une image pour supprimer les ESD dans un boîtier métallique du même livre:

Connectez vos broches de blindage à GND, puis faites passer un fil / une sangle de mise à la terre de votre boîtier métallique à quelque chose d'autre dans le véhicule qui est mis à la terre afin que vous ayez un endroit pour «vider» le bruit. Dans la plupart des véhicules, presque toutes les surfaces métalliques sont mises à la terre à la borne (-) de la batterie (à moins que vous n'ayez un véhicule bancal + sol). Vous pouvez tirer la terre d'un fil de radio gnd, d'un support de montage de châssis métallique, d'un élément de cadre à proximité, etc.

Il existe deux approches à ce problème qui ont du sens:

1. Connectez la masse du châssis et la masse du signal au châssis en plusieurs points, mais ne les connectez pas entre eux
2. Connectez la masse du châssis au châssis et laissez les autres trous de montage isolés , puis connectez la masse du châssis à la masse du signal à l'endroit où les signaux traversent le plan divisé.

L'approche 1 (votre approche actuelle) fournit une bonne connexion haute fréquence (faible L), c'est pourquoi elle est utilisée dans des applications telles que les cartes mères d'ordinateurs. Cependant, cela a un coût - il peut permettre aux courants de basse fréquence de circuler dans la masse du signal depuis le châssis, ce qui provoque alors un problème de bruit en raison du couplage d'impédance commun dans la masse du signal.

L'approche 2 élimine le potentiel de boucles et de couplage d'impédance commune, mais risque l'excitation de l' intérieur de votre boîtier avec le plan de masse agissant comme une antenne patch alimentée par les bords à RF - le plus indésirable, surtout si vous avez un boîtier qui est mauvais à l'arrêt RF. Il peut également être utilisé avec des boîtes en plastique sans travail supplémentaire - l'approche 1 nécessite que les vis de la carte soient connectées à un plan d'image modernisé ou à un écran intérieur pour assurer la continuité, dans ce cas.

En ce qui concerne les boîtiers en plastique ou en métal - un boîtier en métal peut fournir un bon blindage EMI, mais doit être conçu avec un peu de soin pour éviter les antennes à fente par inadvertance au niveau des coutures mécaniques. Les boîtiers en plastique peuvent avoir un blindage EMI conçu pour eux, ou mis à niveau en utilisant une couche de film interne; si un blindage EMI global n'est pas utilisé dans une boîte en plastique, le strict minimum que je recommanderais est une feuille de métal quelque part dans la boîte pour servir de plan d'image. (Cela peut être la même chose que la plaque de masse ESD.)