EMI triaka vs. ZCD/MEMS – jitter, spiki 150 kHz i skuteczność snubbera

Wpływ wyzwalania triaka na tor ZCD i pomiary MEMS. Badamy jitter fazy, histogram spików ~150 kHz, misfire rate i błędy magistral. Porównujemy RC snubbery, ferryty, prowadzenie masy i ekrany.

Data: 2025-09-05 Stanowisko: L2-EMI/01 Obciążenia: 40 W · 250 W · 500 W Czujniki: LIS3DH/QMA7981 ZCD: opto · RC

1. Cel

Zmierz i zredukuj wpływ impulsów bramkowania triaka na ZCD (Zero-Cross Detect), czas zapłonu i tor MEMS/ADC w modułach AGD. Porównaj skuteczność różnych konfiguracji RC snubberów i filtrów.

2. Sprzęt i DUT

Pozycja	Model	Ustawienia	Uwagi
Triak	BTA16-600	gate Rg 180–330 Ω	MOC3063 opto
ZCD	opto+RC	debounce 150–250 µs	his=±1.5 V
Oscyloskop	≥ 100 MHz	2× sondy HV	przewody krótkie
Obciążenia	rezyst./induk./uniwersalne	40/250/500 W	mieszane
MEMS	LIS3DH, QMA7981	±2/±4 g	ODR 1.6 kHz

3. Scenariusze testowe

Faza zapłonu: kąt 15°, 45°, 75° (najgorszy EMI zwykle 10–30°).
Typ obciążenia: R / L / „uniwersalne” (silnik komutatorowy).
Hold gate: 520 µs (ref), 560 µs, 640 µs (low-power).
Mitigacje: snubber 47R/47nF, 100R/100nF; ferryt na bramce; podział mas; ekran MEMS.

4. Akwizycja

Kanał	Parametry	Uwagi
ZCD	próbkowanie 100 kS/s	timestampy półokresów
Gate	przebieg opto/triak	czas zapłonu
VBUS	HV attenuator	spikes ~150 kHz
MEMS	ODR 1.6 kHz, LP 500 Hz	spójny tor
PSU ripple	DC 3.3 V	10–150 mVpp

Uwaga: Zapisuj surowe czasy przejść ZCD → licz jitter fazy (RMS/pk). Osobno loguj histogram spików (liczba/półokres, amplituda, czas trwania).

5. Metryki / KPI

Metryka	Opis	Cel
`zcd.jitter_rms` [°]	RMS jittera kąta vs. idealny półokres	≤ 1.0°
`spike.rate` [/1000 półokresów]	liczba spików ~150 kHz	↓ (trend)
`spike.amp_pk` [V]	pik VBUS po zapłonie	< 60 V (na sondzie HV)
`triac.misfire` [%]	brak zapięcia triaka	0
`mems.psd@150k` [mg/√Hz]	„przeciek” EMI do toru MEMS	min
`uart.ber` [ppm]	błędy ramki/CRC podczas zapłonu	0

6. Konfiguracje HW (mitigacje)

Konfig.	Opis	Cel	Uwagi
RC-S(47/47)	47 Ω + 47 nF	tłumienie stromej krawędzi	mniejsze grzanie
RC-S(100/100)	100 Ω + 100 nF	max tłumienie	lepsze przy L obciążeniu
Ferryt-G	koralik na bramce	throttle HF prądu bramki	zostaw Rg ≥ 220 Ω
GND-split	oddziel MEMS/ADC	unikaj pętli masy	gwiazda przy PSU
Shield-MEMS	ekran nad MEMS	EMI -> masa	pojedynczy punkt łącz.

7. Procedura

1) Ustaw obciążenie i kąt fazy (15°/45°/75°), hold=520 µs.
2) Zbierz 10k półokresów: czasy ZCD, przebiegi gate/VBUS, MEMS, ripple PSU.
3) Wyznacz zcd.jitter_rms, spike.rate/amp, misfire%.
4) Powtórz dla mitigacji: RC-S(47/47) → RC-S(100/100) → Ferryt-G → GND-split → Shield-MEMS.
5) W trybie „stress”: hold=560/640 µs i obciążenie indukcyjne.
6) Zapisz wyniki i porównaj KPI (tabela rankingowa).

8. Struktura wyników

Ścieżka: /analizy/emi-triac-zcd/ • Repo: //srv/lab/analizy/emi/

raw/{load}/{power}/{phase}/scope_vbus_gate_zcd.bin
proc/{mitigation}/kpi_{load}_{power}_{phase}.csv
fig/{mitigation}/hist_spikes_{phase}.png • zcd_jitter_box.png
summary/ranking_kpi.csv

9. Szablon logu (do wklejenia)

PRÓBA #EMI-TRIAC-ZCD-A1
Load: 250 W (uniwersalne), Phase=15°, Hold=520 µs, Mitigation=RC-S(100/100).
Akwizycja: ZCD 100 kS/s; MEMS ODR=1.6 kHz; PSU ripple log; 10k półokresów.

KPI:
zcd.jitter_rms = __ ° ; jitter_pk = ±__ °
spike.rate = __ /1k półokresów ; spike.amp_pk = __ V
triac.misfire = __ % ; mems.psd@150k = __ mg/√Hz ; uart.ber = __ ppm

Uwagi:
- Podsumowanie
- ...

10. BHP

Praca na sieci – używaj separacji, sond HV i RCD. Zakryj zaciski, prowadź przewody krótko.
Uziemienie i ekranowanie – unikaj pętli masy, testy w klatce jeśli to możliwe.