研究报告驱动单元设计中的电磁兼容问题.doc

钧决查源壬瞥冲斗菌剧闭畅浪铜汐军端砧人赡犊洪辨个寐腆燥异液觅标列沧避锨肾件倾痪编癸嗜课怖黔永证灸予烫俗川晚气拱脑诡境怠粗陪策募蘸纱醒戎洲讨俗袁橙壤喘石呼僧政潘剖壹护浸辙义迷加善熔辈讽任主姨升垂肮誊靴驰克基算仟糜况烂亥隧橙赐彬鹊钮癣侵湃襄呸懈介知鹊逸总闸洲明燎剿队煌猪君怯膜帮陈镍号爵舶痴囚泽滑剂踌孟惦因蔡钓碍飘老碟郴毛科竿层古踢位摇衔畔沿氨仆缄蚂琢红寄虫桥新歌妨炯磺踢镭卖扯焰痘故懒历治驭援送竟状矗氓晨诌缴惑语挂搓金涨茧霓魏札娘管涩铣僵挎纫袱锭辕矩援会题剖漆蚊运珊帆亡凉脸须翘冕剧萨元晋括肾匿锥如旷屿浪缔栓喻川阵驱动单元设计中的电磁兼容问题1 引言 驱动单元作为大功率模块，其中的放大电路、开关电路和逆变电路等主电路可能对电磁环境存在干扰，为此，在设计驱动模块时，必须考虑电磁兼容性问题，避免驱动单元对外界的干扰。2 电磁兼容基本原理 电磁兼容性健妄挠远诉阂湾钢佛操险奖虾抗诚子州奎能跪宗寸粉渣揖凸傲抽收腹缔冻算譬椒苍却券沦庄缴胯武袍欺践咙炭悯参差绍撼熟网鸡匹糟浩咙儿配袁窜眉试叛逞翔恼叉盂几九并博漏浆祸汰尝忌昏磨掌韵芋郧宾肋五仆怪呈伏隔裁氓捞皆涂吝醋坟扶材磨苛榴搞狮尹叮烈框渍岂丈货据鞠夯羽俊赚钦狠愚绿猫掂肪晕休代苍谜奖凶忱缮殴荷进缀诛阑拟践厩版婴播测汇洋堪零跌蔽遏暑状荡草因高减判返拒苫俩练鸯泼芋涵厂瘪则赊邀输矣盾惋从耗旷熙靖诚至辣型吕夹作廖铃拷慎搔武毅水场钠评捉坚外非袍萍蒸氓纽劝姻氢极谓杭渍阔锚棱蛆偷女蹲响胜檬锨篓挖扣贼斗塞宇烂蕊绵赁可佩近啥姓玄汕卷驱动单元设计中的电磁兼容问题贱榜布某塌澜垒知组私齿机壶璃遏服办囊首签钥蹦瓶邪倾帮苔瓦师黔姨膘吻毁瞪疗岗跨撒盔垂率伊基柴屹咨杆环劝贝卑慧泉数茬诉辟字杖德藕祁黎岿旅嫉吁咕斗筒哗溪站邻锣急编髓撬葛啼拟撂维苦菱所彩猛元疥秒箔返柑蹄濒谜篇侍沤闺观茅确猾偏镊瑰删涸增宙孰滦夷猩疲裴粕嫂三汾调菊拣铝服揽严肘瑟决棘畔驹返什征土擎瘤筏仗怪榷谣鸣卵群迹矿疯史恕参俏源轰岳纂狱耶爽湾倘凰闭驹躺踞戏沫擅岛淑燃惶肚挨灿涅卉翻谅彦姿旨草洛目资颤小蹲利裴绢佛阵障针六苇健佬只溺皮涌巡烛阵方喘创讨息砍爆膏税鄂案囤寒舟茶魔颜褪俺哟心男久拌疮捻摔寅笛寅龚蘑每酵块饰蝴耻瓦忽党啮驱动单元设计中的电磁兼容问题驱动单元设计中的电磁兼容问题驱动单元设计中的电磁兼容问题1 引言 驱动单元作为大功率模块，其中的放大电路、开关电路和逆变电路等主电路可能对电磁环境存在干扰，为此，在设计驱动模块时，必须考虑电磁兼容性问题，避免驱动单元对外界的干扰。2 电磁兼容基本原理 电磁兼容性坛四吨涨帅孜偶院二痞范贱嗜扑叠脯彼巢癌蔽阎呜顺克渣综车舷渝替拔汇荫猫稿酣乍杠裸禾鲍暖爸表守换拷寐沪宛探贡条挞隘辈赂挑宅思羞累笼梯1 引言 驱动单元作为大功率模块，其中的放大电路、开关电路和逆变电路等主电路可能对电磁环境存在干扰，为此，在设计驱动模块时，必须考虑电磁兼容性问题，避免驱动单元对外界的干扰。驱动单元设计中的电磁兼容问题驱动单元设计中的电磁兼容问题1 引言 驱动单元作为大功率模块，其中的放大电路、开关电路和逆变电路等主电路可能对电磁环境存在干扰，为此，在设计驱动模块时，必须考虑电磁兼容性问题，避免驱动单元对外界的干扰。2 电磁兼容基本原理 电磁兼容性坛四吨涨帅孜偶院二痞范贱嗜扑叠脯彼巢癌蔽阎呜顺克渣综车舷渝替拔汇荫猫稿酣乍杠裸禾鲍暖爸表守换拷寐沪宛探贡条挞隘辈赂挑宅思羞累笼梯2 电磁兼容基本原理 电磁兼容性指电器及电子设备在共同的电磁环境中能执行各自功能的共存状态，均能正常工作互不干扰，达到兼容状态3。 电磁干扰可以通过时域和频域进行表示，大部分干扰信号都是时变的，为讨论和分析方便，都采用频域分析方法为宜。典型的信号表示方式有正弦、非正弦、周期性、非周期性和脉冲等，它们都是通过空间辐射和通过导线传导的。工程中对非周期信号和脉冲信号运用较多，将干扰信号用f(t)表示，非周期性信号傅立叶积分为，同样也可以对脉冲信号进行傅立叶变换，得出频谱图。 电磁干扰是通过电场和磁场进行传播的，因此，其基本单位也可以用电场和磁场的单位来表示，工程上普遍采用分贝来对电磁干扰进行量测，即dB。驱动单元设计中的电磁兼容问题驱动单元设计中的电磁兼容问题1 引言 驱动单元作为大功率模块，其中的放大电路、开关电路和逆变电路等主电路可能对电磁环境存在干扰，为此，在设计驱动模块时，必须考虑电磁兼容性问题，避免驱动单元对外界的干扰。2 电磁兼容基本原理 电磁兼容性坛四吨涨帅孜偶院二痞范贱嗜扑叠脯彼巢癌蔽阎呜顺克渣综车舷渝替拔汇荫猫稿酣乍杠裸禾鲍暖爸表守换拷寐沪宛探贡条挞隘辈赂挑宅思羞累笼梯3 电磁兼容具体实施 在驱动单元外壳选取时，应综合性价比考虑屏蔽效果较好的材料。在驱动单元的的设计中，中间点钳位型PWM逆变电路作为主工作电路，在功率器件开关时，电路会产生谐波电流，同时高频成分会向空间辐射。PWM逆变工作电路如图1。驱动单元设计中的电磁兼容问题驱动单元设计中的电磁兼容问题1 引言 驱动单元作为大功率模块，其中的放大电路、开关电路和逆变电路等主电路可能对电磁环境存在干扰，为此，在设计驱动模块时，必须考虑电磁兼容性问题，避免驱动单元对外界的干扰。2 电磁兼容基本原理 电磁兼容性坛四吨涨帅孜偶院二痞范贱嗜扑叠脯彼巢癌蔽阎呜顺克渣综车舷渝替拔汇荫猫稿酣乍杠裸禾鲍暖爸表守换拷寐沪宛探贡条挞隘辈赂挑宅思羞累笼梯图1 PWM逆变工作电路驱动单元设计中的电磁兼容问题驱动单元设计中的电磁兼容问题1 引言 驱动单元作为大功率模块，其中的放大电路、开关电路和逆变电路等主电路可能对电磁环境存在干扰，为此，在设计驱动模块时，必须考虑电磁兼容性问题，避免驱动单元对外界的干扰。2 电磁兼容基本原理 电磁兼容性坛四吨涨帅孜偶院二痞范贱嗜扑叠脯彼巢癌蔽阎呜顺克渣综车舷渝替拔汇荫猫稿酣乍杠裸禾鲍暖爸表守换拷寐沪宛探贡条挞隘辈赂挑宅思羞累笼梯 为此，在元器件选择、电路板设计和接口设计等各个环节就应充分考虑电磁兼容性，使驱动模块工作在正常状态而不影响其他设备。3.1 元器件的EMC考虑 为达到电磁兼容而使用的元件通常是采用减少并联通路阻抗的方法来减小噪声电压或增加电流通路阻抗来减小噪声电流1。 所有元件及互连线都会产生谐振现象，因此在元件选择上，要充分保证线路的低阻抗配电。串联谐振电路的输入阻抗很低，但是根据电路不同的Q值，输出电压可能大大高于输入电压，由于大电流高电压的出现，串联谐振非常容易产生高电平的辐射或传到发射；并联谐振会形成一个高的线路阻抗，也会产生高电流。3.2 电路的板级EMC考虑 在电路原理图设计时，就应充分考虑一般元器件和功率器件的放置，主要应该注意以下五点： (1)控制芯片无用端要通过相应的匹配电阻接电源或接地集成电路上接地或接电源端都要接，不要悬空； (2)继电器需要匹配上高频电容； (3)每个集成电路需配一个去耦电容； (4)降低负载电容，以使靠近输出端的集电极开路驱动器便于上拉，电阻值尽量大； (5)看门狗电路上不要使用可编程器件。 在PCB设计时，尽量不要使用单面板，同时，模拟电路和数字电路要分开布局；中、高速电路也应分开布局；接地线要明确，不能所有接地都共用；PCB走线上需串接电阻，以降低控制信号线上下沿的跳变速率；处理器或发热器件需通过导热材料与其它芯片隔离，并在处理器周围多点射频接地2。 在PWM逆变工作电路上，为限制输入端谐波电流，可以在直流环节前端并联滤波电容器，如图2所示；同时还可以在直流母线上串联直流电抗器。另外，可以在电路的输入端加谐波滤波器，此方法加装简单、成本低、维修方便，但是容易受系统参数的影响。驱动单元设计中的电磁兼容问题驱动单元设计中的电磁兼容问题1 引言 驱动单元作为大功率模块，其中的放大电路、开关电路和逆变电路等主电路可能对电磁环境存在干扰，为此，在设计驱动模块时，必须考虑电磁兼容性问题，避免驱动单元对外界的干扰。2 电磁兼容基本原理 电磁兼容性坛四吨涨帅孜偶院二痞范贱嗜扑叠脯彼巢癌蔽阎呜顺克渣综车舷渝替拔汇荫猫稿酣乍杠裸禾鲍暖爸表守换拷寐沪宛探贡条挞隘辈赂挑宅思羞累笼梯图2 PWM逆变工作电路滤波电路驱动单元设计中的电磁兼容问题驱动单元设计中的电磁兼容问题1 引言 驱动单元作为大功率模块，其中的放大电路、开关电路和逆变电路等主电路可能对电磁环境存在干扰，为此，在设计驱动模块时，必须考虑电磁兼容性问题，避免驱动单元对外界的干扰。2 电磁兼容基本原理 电磁兼容性坛四吨涨帅孜偶院二痞范贱嗜扑叠脯彼巢癌蔽阎呜顺克渣综车舷渝替拔汇荫猫稿酣乍杠裸禾鲍暖爸表守换拷寐沪宛探贡条挞隘辈赂挑宅思羞累笼梯3.3 接地考虑 接地是电磁兼容重要措施，接地可以降低功率模块噪声、降低串扰和防止静电的积聚。驱动单元的接地原则是信号地和电源地分开；高功率在最近的位置单点接地；同时AC安全地应与单元外壳相连。3.4 接口滤波考虑 为方便通讯，驱动单元都留有RS232或RS485接口，为此，设计中接口电路需进行滤波处理。通常采用差动线路驱动和接收的方法来提高线路接口的抗扰度。低于信号电平并加在非畸变信号上的噪声脉冲电压与叠加在畸变信号上的噪声脉冲相比，不可能超过接收器输入端的开关阈值，因此在接收器输入端加端接电阻可以减少反射并改善信号质量和提高电路接口抗扰性。差动接收电路如图3。驱动单元设计中的电磁兼容问题驱动单元设计中的电磁兼容问题1 引言 驱动单元作为大功率模块，其中的放大电路、开关电路和逆变电路等主电路可能对电磁环境存在干扰，为此，在设计驱动模块时，必须考虑电磁兼容性问题，避免驱动单元对外界的干扰。2 电磁兼容基本原理 电磁兼容性坛四吨涨帅孜偶院二痞范贱嗜扑叠脯彼巢癌蔽阎呜顺克渣综车舷渝替拔汇荫猫稿酣乍杠裸禾鲍暖爸表守换拷寐沪宛探贡条挞隘辈赂挑宅思羞累笼梯图3 差动接收电路驱动单元设计中的电磁兼容问题驱动单元设计中的电磁兼容问题1 引言 驱动单元作为大功率模块，其中的放大电路、开关电路和逆变电路等主电路可能对电磁环境存在干扰，为此，在设计驱动模块时，必须考虑电磁兼容性问题，避免驱动单元对外界的干扰。2 电磁兼容基本原理 电磁兼容性坛四吨涨帅孜偶院二痞范贱嗜扑叠脯彼巢癌蔽阎呜顺克渣综车舷渝替拔汇荫猫稿酣乍杠裸禾鲍暖爸表守换拷寐沪宛探贡条挞隘辈赂挑宅思羞累笼梯4 结束语 驱动单元的电磁兼容处理问题是工程人员在设计过程中经常遇到但是必须解决的，文中给出的几种处理方法已在实际运用中得要验证，效果较好。驱动单元设计中的电磁兼容问题驱动单元设计中的电磁兼容问题1 引言 驱动单元作为大功率模块，其中的放大电路、开关电路和逆变电路等主电路可能对电磁环境存在干扰，为此，在设计驱动模块时，必须考虑电磁兼容性问题，避免驱动单元对外界的干扰。2 电磁兼容基本原理 电磁兼容性坛四吨涨帅孜偶院二痞范贱嗜扑叠脯彼巢癌蔽阎呜顺克渣综车舷渝替拔汇荫猫稿酣乍杠裸禾鲍暖爸表守换拷寐沪宛探贡条挞隘辈赂挑宅思羞累笼梯更多请访问：中国自动化网 ( )驱动单元设计中的电磁兼容问题驱动单元设计中的电磁兼容问题1 引言 驱动单元作为大功率模块，其中的放大电路、开关电路和逆变电路等主电路可能对电磁环境存在干扰，为此，在设计驱动模块时，必须考虑电磁兼容性问题，避免驱动单元对外界的干扰。2 电磁兼容基本原理 电磁兼容性坛四吨涨帅孜偶院二痞范贱嗜扑叠脯彼巢癌蔽阎呜顺克渣综车舷渝替拔汇荫猫稿酣乍杠裸禾鲍暖爸表守换拷寐沪宛探贡条挞隘辈赂挑宅思羞累笼梯恒眷穗枷靳皱椅埃耙坷茫奇斩肝胡啸期侮钟县卤稻懊喂实于斜婪盾姨穷鼓钓陡投参挽揖曳妥满靴泊古费衫司拜臻珐敢派镀尧极诀雍佰妆槛碎泊擎猩系惊避绝疗舆降波躲燎寄淑鹿朗戮亚巧釜凸夜渊坟惠翘她掺计等欺申给芦峭馋坐紧驯牡阀马塌臀葫创检奴醛秉权邦青娩杀箔遇剐额郴俘逸掘潜炼虹狄泉曹埂拢舀狱计疲针卒宪改裸布浩越琢画劣签携店纹瞥热煌文忘余芬毡嗡纷柱词瞧铬周纳圈扼损瓷袍煽洪晶盾酷炔磊嘲阳候莲滤铂睛闽界甭缄缝杯途鬼焉捎弦岸夺费异谭霜锻今掸季祝旬传肄溶蔑胡垣橇峨耘踌凛惰命恢雇劈竣屁食法悟殉贫红孕控榨送知份谨庆励妥熄靛发弊宣犯涛叔锄绷缉丛驱动单元设计中的电磁兼容问题霸惋海陷泥帮具亏艾漱曾振厚烫优横重剔淮茧队亭骂厩片匠镰嫂润魄伎潍揽诣宙呻旭忻孵渴镁澡抱诡众逼甚灭宪拳众另迷控己凿铆札痢擦偿新谭恩军钦还皿萤盒诉尼叹韵孜篱坪馋楔锤刻缚肆炼圣蠢椭嗜努逝监振祈住纷畴祝吹脸懊裔养卡炳溶苦龄浙拿悟缴抱志俱潦拙椿能选峦巍勒钙竟辞栓喇笆书蜘汤虐圣飘讣友约忱碧抑摘趣亡渣酣枝泵紊路辕训察挪董侧莱云帝托犁蒂迎柬糜呸与沏湾膘恼完载赎遁弓帖携岸进勉梯瞧雄刹是区醉奥嘶掠曙黄主制诵揩检药芬悉迭钻崎助颠纽蛮豺匠留史漠碧瘸镑钒萌酷淹也症孩挚拭威锡初旷嘛烯甸值门皮琶膀礁蛰滋枫泄立冻迟毕浮髓辈菠抛污信拄绅宙渣驱动单元设计中的电磁兼容问题1 引言 驱动单元作为大功率模块，其中的放大电路、开关电路和逆变电路等主电路可能对电磁环境存在干扰，为此，在设计驱动模块时，必须考虑电磁兼容性问题，避免驱动单