由于動(dòng)力型EPS應(yīng)急電源中有變頻器,變頻器輸出的是高壓、大電流,因此會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的干擾。干擾通常可分為傳導(dǎo)干擾和幅射干擾,通常兩種干擾同時(shí)存在。我們通過(guò)以下措施加以抑制。
1、加裝輸入濾波器
濾波是一種抑制傳導(dǎo)干擾的方法。例如在電源輸入端接上濾波器,可以抑制來(lái)自電網(wǎng)的噪聲對(duì)電路本身的侵害,也可以抑制由電路產(chǎn)生并向電網(wǎng)反饋的干擾。電源濾波器作為抑制電源線(xiàn)傳導(dǎo)干擾的重要單元,在設(shè)備或系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計(jì)中具有極其重要的作用。它不僅可抑制傳輸線(xiàn)上的傳導(dǎo)干擾,同時(shí)對(duì)傳輸線(xiàn)上的輻射發(fā)射也具有顯著的抑制效果。在濾波電路中,選用穿心電容、三端電容、鐵氧體磁環(huán),能夠改善電路的濾波特性。適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)或選擇合適的濾波器,并正確地安裝濾波器是抗干擾技術(shù)的重要組成部分,具體措施如下:在交流電輸入端加裝電源濾波器,其電路如圖1所示。圖中L2、L3、C3、C4用于抑制差模噪聲,一般取L2、L3為100~700μH,C3、C4取1~10μF。L1、C1、C2用于抑制共模噪聲,可根據(jù)實(shí)際情況加以調(diào)整。
所有電源濾波器都必須接地,因?yàn)闉V波器的共模旁路電容必須在接地時(shí)才起作用。一般的接地方法是除了將濾波器與金屬外殼相接之外,還要用較粗的導(dǎo)線(xiàn)將濾波器外殼與設(shè)備的接地點(diǎn)相連。接地阻抗越低濾波效果越好。濾波器盡量安裝在靠近電源入口處。濾波器的輸入及輸出端要盡量遠(yuǎn)離,避免干擾信號(hào)從輸入端直接耦合到輸出端。
2、印制線(xiàn)路板布線(xiàn)、布局采用抗干擾措施
實(shí)踐證明,印制板的元器件布置和布線(xiàn)設(shè)計(jì)對(duì)線(xiàn)路板的EMC性能有極大的影響,線(xiàn)路板的輔助電源通常采用高頻開(kāi)關(guān)電源,由于印制板上既有電平為±5V、±12V的小信號(hào)控制線(xiàn),機(jī)柜中又有高壓電源母線(xiàn),同時(shí)還有一些高頻功率開(kāi)關(guān)、磁性元件,如何在印制板有限的空間內(nèi)合理地安排元器件位置,將直接影響到電路中各元器件自身的抗干擾性和電路工作的可靠性。
3、導(dǎo)線(xiàn)阻抗的影響
通過(guò)分析印制導(dǎo)線(xiàn)的特性阻抗,來(lái)選取印制導(dǎo)線(xiàn)的放置方式、長(zhǎng)度、寬度以及布局方式。單根導(dǎo)線(xiàn)的特性阻抗由直流電阻R和自感L組成:Z=R+jωL(1)L=2lln(2)。式中:l――導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度。b――導(dǎo)線(xiàn)寬度。
顯然,印制線(xiàn)l越短,直流電阻R就越小;同時(shí)增加印制線(xiàn)的寬度和厚度也可降低直流電阻R。從式(2)可看出,印制線(xiàn)長(zhǎng)度l越短,自感L就越小,而且增加印制線(xiàn)的寬度b也可降低自感L。而多根印制線(xiàn)的特性阻抗除由直流電阻R和自感L組成外,還有互感M的影響,而互感M除受印制線(xiàn)的長(zhǎng)度和寬度影響外,印制線(xiàn)之間距也起著重要的作用。M=2l(3)
式中:s――兩線(xiàn)之間的距離,增大兩線(xiàn)的間距可減少互感。
針對(duì)以上現(xiàn)象,在設(shè)計(jì)印制電路板時(shí),應(yīng)盡量降低電源線(xiàn)和地線(xiàn)的阻抗,因?yàn)殡娫淳€(xiàn)、地線(xiàn)和其它印制線(xiàn)都有電感,當(dāng)電源電流變化較大時(shí),將會(huì)產(chǎn)生較大的壓降,而地線(xiàn)壓降是形成公共阻抗干擾的重要因素,所以應(yīng)盡量縮短地線(xiàn),也可盡量加粗電源線(xiàn)和地線(xiàn)線(xiàn)條。
在雙面印制板設(shè)計(jì)中,除盡可能地加粗電源線(xiàn)和地線(xiàn)線(xiàn)條之外,還應(yīng)在地線(xiàn)和電源線(xiàn)之間安裝高頻特性好的去耦電容。另外,在兩條信號(hào)線(xiàn)之間加一條地線(xiàn),以起屏蔽作用;盡量拉開(kāi)兩條平行信號(hào)線(xiàn)之間的距離,以降低兩線(xiàn)之間電磁場(chǎng)的影響;使兩條平行的信號(hào)線(xiàn)流過(guò)的電流方向相反(目的在于減小感應(yīng)磁通)。
4、元器件的布局
在設(shè)計(jì)印制電路板時(shí),通常干擾源和受擾體由于受到工作條件的限制而難以避免。這時(shí),應(yīng)盡量將相互關(guān)聯(lián)的元器件擺放在一起以避免因器件離的太遠(yuǎn)而造成印制線(xiàn)過(guò)長(zhǎng)所帶來(lái)的干擾;再者將輸入信號(hào)和輸出信號(hào)盡量放置在引線(xiàn)端口附近,以避免因耦合路徑而產(chǎn)生的干擾。
5、選用抗干擾芯片
對(duì)于影響系統(tǒng)正常的電路盡量采用數(shù)字電路解決而非單片機(jī),以防單片機(jī)受干擾,程序跑飛、復(fù)位,單片機(jī)只完成數(shù)據(jù)采集與顯示,不參與系統(tǒng)控制,即便如此,單片機(jī)也應(yīng)選用帶EMI措施的產(chǎn)品(外部采用低頻晶振,內(nèi)部通過(guò)倍頻實(shí)現(xiàn)高速)
6、結(jié)構(gòu)上的措施
屏蔽是解決幅射干擾問(wèn)題的重要且有效的手段,目的是切斷電磁波的傳播途徑。大部分幅射干擾問(wèn)題都可以通過(guò)電磁屏蔽來(lái)解決,用電磁屏蔽的方法解決電磁干擾問(wèn)題不會(huì)影響電路的正常工作。