文档介绍：电磁抗干扰来源及电路与软件抗干扰(EMC)措施
概述
可靠性是用电设备的基木要求之一,也是所有控制单元最基木的要求。它包括两方面的含义:故障时不拒动和正常时不误动。之所以会存在这两个方面的隐患是因为电磁干扰的存在。因此为了保障控制单元可靠的工作,除了采用合适的保护原理外,本章主要考虑抗干扰设计。
电磁干扰的传播方式主要有两种:(1)辐射:电磁干扰的能量通过空间的磁场、电场或者电磁波的形式使干扰源与受干扰体之间产生藕合。(2)传导:电磁干扰的能量可以通过电源线和信号电缆以电压或电流的方式进行传播。电磁干扰的频率包括(1)低频干扰(DC10~20Hz);(2)高频干扰(几百兆赫,辐射干扰和达几千兆赫):(3)瞬变干扰(持续周期从几毫秒到几纳秒)。
造成电力系统中形成电磁干扰的原因有诸多方面,我们知道,同一电力系统中的各种电力设备通过电和磁紧密的联系起来,相互影响,由于运行方式的改变、故障、开关设备的操作等引起的电磁振荡会对智能控制单元产生影响:另外,软起动工作在环境恶劣的煤矿井下,空气非常潮湿,到处充满着煤尘,电磁干扰尤为严重。控制单元在工作时不仅要受到从电网上传来的“噪声”干扰,其木身也是一个很强的干扰源,比如负载上电流的频繁变化和通过导线空间进入单片机系统内部,造成程序跑飞,使系统工作不正常,甚至损坏系统。所以对控制单元各个部分的抗干扰性能提出了较高的要求,尤其是单片机系统的抗干扰问题。因此,在整个单片机应用系统的研发过程中,始终将抗干扰性能作为系统设计时首先考虑的问题之一。
电磁干扰的来源
所谓干扰,简单来说就是指电磁干扰(Electro-ic Interference 简称 EMI),它在一定条件下干扰电子设备、通信电路的正常工作。
电源干扰
电源干扰是单片机应用系统的主要干扰源,据统计,实时系统的干扰约70%来自
电源,电源的干扰具有频带宽难以定量化、干扰原因复杂、干扰方式多变等特点。干扰信号会沿着电源线进入单元内部,通过辐射或传导藕合的方式干扰其它信号或元件的正常工作。由于PCB板上的电源线分布很广,所以受到干扰的区域会很大,造成的后果会十分严重。根据干扰的构成可以将电源的干扰分为串模干扰和共模干扰两大类。串模干扰是叠加在电源电压正弦波上的干扰信号,主要产生于供电网络和处于同一网络的其它设备上,由负载变动引起的电网波动、开关触电的开合引起的脉冲干扰及可控硅整流器等外设运行时产生的高频信号等诸多原因引起:共模干扰是叠加在线路和地线之间的干扰,另外由于地线的结构及材料的选择不当,导致地线的电阻过大,当有电流流过地线时,线路上各处便会产生压降,使I/0接口电路的地线和微机的地线存在电位差,即存在共模电压。
静电放电干扰
直接或间接的放电可能会影响单元的正常工作或对单元造成危害,前者是通过直接耦合而后者则是通过辐射耦合产生放电的。静电放电的尖峰电压可达8KV,不过持续时间很短维持在纳秒级。
电网电压跌落和短期中断
电压跌落指电网电压值偶然降低10%~15%,持续时间为0. 5~50个周波:短时中断则是100%的电压跌落,造成上述现象的原因可能是高压、中压和低压电网中偶尔产生的短路、接地故障或熔断器熔断等,故障情况下的连续快速重合闸会造成电压中断。电压跌落或短期中断会造成系统电源不能正常土作、断路器误动和丢失实时数据等。