ДОРАБОТКА СУДОВОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ПРИ ИСПЫТАНИЯХ НА УСТОЙЧИВОСТЬ К ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОМУ РАЗРЯДУ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

A.A. Worshevsky, E.S. Grishakov Improvement of ship electrical equipment during tests for resistance to electrostatic discharge

DOI: 10.24937/2542-2324-2021-1-S-I-183-184 УДК 621.316.9

А.А. Воршевский, Е.С. Гришаков

СПбГМТУ, Санкт-Петербург

ДОРАБОТКА СУДОВОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ПРИ ИСПЫТАНИЯХ НА УСТОЙЧИВОСТЬ К ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОМУ РАЗРЯДУ

Представлены варианты доработки судового электрооборудования (ЭО) при воздействии электростатического разряда (ЭСР) и приведены общие рекомендации при проектировании.

Ключевые слова: электростатический разряд, судовое оборудование, экранирование, электромагнитная совместимость.

Авторы заявляют об отсутствии возможных конфликтов интересов.

DOI: 10.24937/2542-2324-2020-1-S-I-183-184 UDC 621.316.9

A.A. Worshevsky, E.S. Grishakov

St. Petersburg State Marine Technical University, St. Petersburg

IMPROVEMENT OF SHIP ELECTRICAL EQUIPMENT DURING TESTS FOR RESISTANCE TO ELECTROSTATIC DISCHARGE

Variants of improvement of ship electrical equipment under the influence of electrostatic discharge are presented and general recommendations for design are given.

Key words: electrostatic discharge, ship equipment, shielding, electromagnetic compatibility.

Authors declare lack of the possible conflicts of interests.

В процессе разработки оборудования необходимо учитывать требования Российского морского регистра судоходства по ЭСР предъявляемые к оборудованию при испытаниях, и принять возможные меры по помехоустойчивости.

Цифровые устройства, такие как микропроцессор, чувствительны к наведенным напряжениям, которые могут привести к сбоям. На его работу могут повлиять переключения цепей, а не только внешние электромагнитные помехи. Часто помехи в микропроцессорных цепях определяются качеством заземления [1]. На рабочей поверхности оборудования имеется большой количество точек приложения ЭСР, а следовательно, и путей токов разряда к земле. Пример заземления панели оператора представлен на рис. 1.

Некоторые токи проходят через цепи заземления печатных плат, распределенные емкости, внешние устройства или незащищенные цепи. Разность потенциалов в системе заземления будет вызывать сбои. Разрядный ток проходит по пути с наименьшей индуктивностью. Заземление должно быть действительной точкой стока разряда. Слева (рис. 1) представлен способ соединения длинным проводником, который укладывается в общую трассу проводов и соединяется с корпусом через 50 см. При воздействии ЭСР 6 кВ происходит перезагрузка панели. При доработке изделия уменьшена индуктивность проводника, длина проводников уменьшена в 10 раз. Одним из наиболее часто применяемых и эффективных методов является экранирование. Экранирование является конструкторским методом ослабления

Для цитирования: Воршевский А.А., Гришаков Е.С. Доработка судового электрооборудования при испытаниях на устойчивость к электростатическому разряду. Труды Крыловского государственного научного центра. 2021; Специальный выпуск 1: 183-184.

For citations: Worshevsky A.A., Grishakov E.S. Improvement of ship electrical equipment during tests for resistance to electrostatic discharge. Transactions of the Krylov State Research Centre. 2021; Special Edition 1: 183-184 (in Russian).

ФГУП «Крыловский государственный научный центр»

183

А.А. Воршевский, Е.С. Гришаков

Доработка судового электрооборудования при испытаниях на устойчивость к электростатическому разряду

Рис. 1. Способы соединения панели оператора с корпусом ЭО

Рис. 2. Разделка экрана кабеля внутри корпуса ЭО , + питание схемы

Вход/выход МК

VD3

Входной сигнал

Рис. 3. Схема для защиты входных/выходных портов микросхемы с применением диодов

ЭМП помех в пределах необходимого пространства и применяется для повышения помехозащищенности и обеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС) ЭО [2,3].

Импульсный ток в экране создает импульсное наведенное напряжение. Для судовых кабелей взаимная индуктивность экрана и внутренних проводников может составлять 0,1-50 нГн/м, а сопротив-

ление оплетки 0,5-50 мОм/м. Наилучшим экраном кабеля будет сплошная медная труба, у которой МЭ2 = 0, а ЯЭ минимально. Очень важно правильно разделать экран в корпусе ЭО. Пример правильной разделки экрана кабеля представлен на рис. 2.

Часть оплетки снимается до экрана и зажимается под металлическую скобу, которая прикручена к корпусу ЭО. Соединение экрана кабеля проводником с заземлением даже минимальной длины может быть недостаточно для успешного прохождения испытаний. Предотвращение накопления электростатического потенциала относится ко всему циклу производства изделий.

Разработка решений для защиты от ЭСР, является технологически сложной. Рекомендуется проводить монтаж ПП с применением композитных слабо проводящих диэлектриков для защиты от поражающего действия ЭСР. Одним из наиболее широко применяемых приемов для уменьшения входных помех в цепях медленных внешних интерфейсов (таких как RS232) является применение ферритовых втулок для кабелей и интерфейсов.

Для высокочастотных сигналов фильтрация от ЭСР представляет особую проблему, поскольку на определенных частотах полезный сигнал и помеха одного уровня и фильтрация уже не может быть применена. Типичная схема защиты от ЭСР построенная на диодах, показана на рис. 3.

Наилучшим решением для сохранения высоких скоростей передачи данных и защиты от ЭСР является гальваническая развязка, включающая применение оптических каналов связи, инфракрасных и радиочастотных.

Представленные рекомендации позволяют разработчикам судового оборудования понять последовательность решений для получения положительного результата при испытаниях в области ЭМС.

Список использованной литературы

1. Уильямс Т. ЭМС для разработчиков продукции / М.: Издательский Дом «Технологии», 2003. 540 с.

2. Костин А.В. Экспериментальное исследование защитных свойств корпусов бортовой аппаратуры космических аппаратов от электромагнитного поля, вызванного электростатическим разрядом // Технология ЭМС. 2015. № 2(53). С. 47-52.

3. Бибиков С.Б., Кириллов В.Ю., Куликовский Э.И., То-милин М.М. Защита космических аппаратов от воздействия электромагнитных полей // Технология ЭМС. 2016. № 2(57). С. 28-32.

Поступила / Received: 15.11.21 Принята в печать / Accepted: 08.12.21 © Воршевский А. А., Гришаков Е.С., 2021

184

Труды Крыловского государственного научного центра. Специальный выпуск 1, 2021