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摘要:在我国电子电路专业的发展中,目前的科学技术水平有效地促进了电力电子行业的发展,但在电子电路设计过程中,仍然存在一些抗干扰问题。下面分析了电子电路设计中的抗干扰措施。
关键词:电力电子行业;电子电路设计;抗干扰措施
电子电路一般都需要传递至弱电信号条件下运行,但很多时候,一些信号干扰源来自内部和外部的,从而危及电子电路的正常运作。干扰保护的主要目的是切断或削弱电子电路中的干扰因素的通道干扰大大减少。根据干扰的不同原因,采取抗干扰措施,提高电子电路的稳定性。
一、干扰源的种类
电子电路在工作过程中受到的干扰是多种多样的,并根据具体情况加以分析。如何克服这些干扰,确保电子电路的正常运行,首先要知道这些干扰的来源,然后采取措施防止它们进入电子电路。(1)干扰源,设备或信号产生干扰,例如火花、电火花、电磁波、继电器、SCR、电动机、高频电路等等;(2)传播路径,即干扰从干扰源传播到敏感设备的路径或媒介;(3)敏感器件,即微处理器、弱信号放大器等易受干扰的对象。
二、原理设计时应考虑及采取的措施
1.二极管在继电器线圈两端连续流,消除了线圈断开时产生的反向电动势,但同时也带来了继电器断开时间滞后。如果产品对时间有严格要求,则可与稳压二极管连接。继电器触点两端均连接有火花抑制电路,以减小火花的冲击(见图1)。
2.可控硅的两端平行于抑制电路R C,减少了可控硅产生的噪声。
3.应同时将0,01 的高频电容器连接到I C上,以减少I C对电源的影响。
4.如果单片机的I/O口用于控制电机等有噪声的设备,则I/O口与有噪声的设备之间应增加隔离。
5.为F O口单片机不要悬空、接地或供电。I C的其他空闲端子接地或不改变系统逻辑连接到电源。对于空闲和未使用的操作和放大器正输入端子接地,负输入端子连接输出端子;高电平连接触发器的设定端和复位端,低电平连接触发器的C P端。
6.单片机使用功率控制电路和看门狗,如IM p809、IM即0.6、IM P8 1 3等,大大提高了整个电路的抗扰性。
7.在可能的情况下,应选择低频晶体振荡和低速数字电路,只要满足的速度足够。
8.对开关量信号,除了加滤波电容外,可通过在比较器如LM 3 3 9与连接信号输人的一端加略高于工作电压的电压,另一输人端加工作电压,提高产品的抗干扰;也可用施密特电路进行整形,且最好施密特电路的电压略高于电路的正常工作电压。
9.充分考虑了电源对MCU的影响,电源运行良好,解决了整个电路的抗干扰问题。开关电源因其体积小、抗干扰性能好而得到广泛的应用。但开关电源干扰了电网的传导和辐射干扰,主要表现为非线性和一次电路中功率晶体管壳与散热器耦合产生的共模噪声。因此,在晶体管和散热器之间应该安装带屏蔽层的绝缘垫片。在主输入电路中加入电源滤波器;软恢复二极管用于并联聚醋薄膜电容器并联于二极管。其次,二极管反向电流突然变化和循环分布电感和二极管结电容形成高频衰减振荡,而滤波电容器的等效串联电感削弱了过滤效果,所以在输出波,峰干扰,所以小电感、高频电容应该被添加到降低输出噪声。对于电池供电,由于电池本身具有高频噪声,最好加入高频滤波。
三、绘制电路板图时应考虑及采取的措施
1.每一个电容和感应过滤器都尽可能靠近要过滤的设备,引线也尽可能短,以免影响过滤效率。
2.注意晶体振荡的布线;晶体振荡应尽可能靠近微处理器针;时钟区域用电线绝缘,晶体振荡外壳接地。
3.用线将数字区域与模拟区域隔离,将数字区域与模拟区域分开,而不是穿过模拟区域,最后连接到电源区域。因线路电流流过电路的电阻的干扰和影响,工作地点之间的电路系统和装置可寻找数百兆瓦的电流和电压的电源电路中无固定的逻辑路径以及测量误差将转换成模拟信号,10 以上的大电容器已经需要并联供电,0.1 小电容器及正负模拟电源与模拟地之间并联。
4.单片机和大功率器件的接地线应分别接地,以减少相互干扰,大功率器件应尽可能放置在电路板边缘。
5.在可能的情况下,IC件应直接焊接到电路板上,而不使IC支座。
6.电路板的合理划分,如强信号和弱信号、数字信号和模拟信号。干扰源(电机、继电器)应尽可能远离单片机等敏感元件。
四、噪声干扰及抗干扰措施
噪声干扰来自信号通道,主要有两种类型:内部噪声、外部噪声,主要与热噪声、交变噪声、接触噪声等有关;外部噪声主要是指来自电路外部的自然或人为噪声。首先,消除或消除干扰源。首先,必须通过电磁保护来消除噪声源,如线圈运行过程中可能产生的磁噪声和高频噪声。第二,传输削弱。第三,增强电路抗干扰能力。提高敏感元件的抗干扰能力,在设计电路时,必须考虑到某些部件,这些部件可以降低或抑制噪声等。
五、电网干扰及抗干扰措施
电子电路通常是电压转换、整流、滤波和电压调节电路,用于通过网络提供直流电源。当交流电压中出现高频干扰电压时,例如由于发动机启动,就会产生高频电流。一旦电路被放大,电流稳定下来,它就会通过接地线返回到电网。高频电流是高度流动的,各种电容器,如电线,通过它们的通道。变压器的干扰电压传导尤其重要,对电子电路,特别是高灵敏度电路,造成重大干扰。高频电流将通过屏蔽从变压器的主线圈返回到表面,不受以下电路的干扰。其次,高频干扰可以通过将电源滤波器加载到直流稳压电流的交流输入端来消除。过滤器的规格通常是几十毫安的电感器和几千毫安的微电容器。第三,采取了“浮地”措施,将交流电和直流电的接地线分开。交流电线路接地,交流电干扰未连接到公共场所在公共领域。
六、电线干扰及抗干扰措施
地面干扰来自电子电路内部。通常,电子电路使用或共享同一直流电源或所有电源共享同一地面。因此,当电路电流通过共地阻抗时,可能会产生电压降现象,然后由于电路各部分之间的相互影响而产生耦合干扰现象。防地线干扰的基本要求是保证地线的低阻抗和连接点的可靠连接。主要采取的抗干扰措施有:一是维护单点接地。每条线路的地线都连接在同一点上,避免形成圆形线路,导致地面循环的发生。每个电路的连接点只与该电路的接地电流和接地阻抗有关。第二,串联接地。按顺序将每个连接点连接到相同的接地线。每个电路共享的地线电流是流过地线的电路的总和。电路2,3……n个电流的和就是电路1和2中的接地电流。各电路的接地电势受其他电路的影响,当噪声流过共地时,可能会引起耦合干扰。该连接方式对噪声干扰的抑制能力非常弱,其适用性在于连接方式简单方便,特别适合于印刷电路的设计。第三,多点接地。为了降低阻抗效应,每个电路的地线以类似宽的铜皮和镀银的方式连接到接地母线上。这种接地方式适用于数字电路。带有多个印制板的电路的地线通过接地母线连接,然后接地母线的末端直接连接到直流电源,成为连接点。四是数字接地和模拟接地。在包含数字信号和模拟信号的电子电路,数字电路的开关状态将有一个大手术期间电流波动,这可能会导致的电耦合两种信号,然后导致地面线之间的干涉现象,和稳定的数字和模拟信号之间的转换不能执行。
抗干扰是一个非常复杂和实际的问题,干扰现象可以由很多因素引起。电子电路的设计中,我们不但要提前与抗干扰措施时遇到的还应及时分析、调试运行的电子电路、电源布线、屏蔽干扰阻力,考虑到全系统以及形式,保护电子电路的可靠性和稳定性。
参考文献:
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