電磁抗干擾來源及電路與軟件抗干擾(emc)措施

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1、電磁抗干擾來源及電路與軟件抗干擾(EMC)措施概述可靠性是用電設(shè)備的基木要求之一，也是所有控制單元最基木的要求。它包括兩方面的含義:故障時不拒動和正常時不誤動。之所以會存在這兩個方面的隱患是因為電磁干擾的存在。因此為了保障控制單元可靠的工作，除了采用合適的保護(hù)原理外，本章主要考慮抗干擾設(shè)計。電磁干擾的傳播方式主要有兩種:(1)輻射:電磁干擾的能量通過空間的磁場、電場或者電磁波的形式使干擾源與受干擾體之間產(chǎn)生藕合。(2)傳導(dǎo):電磁干擾的能量可以通過電源線和信號電纜以電壓或電流的方式進(jìn)行傳播。電磁干擾的頻率包括(1)低頻干擾(DC10~20Hz);(2)高頻干擾(幾百兆赫，輻射干擾

2、和達(dá)幾千兆赫):(3)瞬變干擾(持續(xù)周期從幾毫秒到幾納秒)。造成電力系統(tǒng)中形成電磁干擾的原因有諸多方面，我們知道，同一電力系統(tǒng)中的各種電力設(shè)備通過電和磁緊密的聯(lián)系起來，相互影響，由于運行方式的改變、故障、開關(guān)設(shè)備的操作等引起的電磁振蕩會對智能控制單元產(chǎn)生影響:另外，軟起動工作在環(huán)境惡劣的煤礦井下，空氣非常潮濕，到處充滿著煤塵，電磁干擾尤為嚴(yán)重?？刂茊卧诠ぷ鲿r不僅要受到從電網(wǎng)上傳來的“噪聲”干擾，其木身也是一個很強的干擾源，比如負(fù)載上電流的頻繁變化和通過導(dǎo)線空間進(jìn)入單片機系統(tǒng)內(nèi)部，造成程序跑飛，使系統(tǒng)工作不正常，甚至損壞系統(tǒng)。所以對控制單元各個部分的抗干擾性能提出了較高的要求，

3、尤其是單片機系統(tǒng)的抗干擾問題。因此，在整個單片機應(yīng)用系統(tǒng)的研發(fā)過程中，始終將抗干擾性能作為系統(tǒng)設(shè)計時首先考慮的問題之一。電磁干擾的來源所謂干擾，簡單來說就是指電磁干擾(Electro-MagneticInterference簡稱EMI)，它在一定條件下干擾電子設(shè)備、通信電路的正常工作。電源干擾電源干擾是單片機應(yīng)用系統(tǒng)的主要干擾源，據(jù)統(tǒng)計，實時系統(tǒng)的干擾約70%來自電源，電源的干擾具有頻帶寬難以定量化、干擾原因復(fù)雜、干擾方式多變等特點。干擾信號會沿著電源線進(jìn)入單元內(nèi)部，通過輻射或傳導(dǎo)藕合的方式干擾其它信號或元件的正常工作。由于PCB板上的電源線分布很廣，所以受到干擾的區(qū)域會很大，

4、造成的后果會十分嚴(yán)重。根據(jù)干擾的構(gòu)成可以將電源的干擾分為串模干擾和共模干擾兩大類。串模干擾是疊加在電源電壓正弦波上的干擾信號，主要產(chǎn)生于供電網(wǎng)絡(luò)和處于同一網(wǎng)絡(luò)的其它設(shè)備上，由負(fù)載變動引起的電網(wǎng)波動、開關(guān)觸電的開合引起的脈沖干擾及可控硅整流器等外設(shè)運行時產(chǎn)生的高頻信號等諸多原因引起:共模干擾是疊加在線路和地線之間的干擾，另外由于地線的結(jié)構(gòu)及材料的選擇不當(dāng)，導(dǎo)致地線的電阻過大，當(dāng)有電流流過地線時，線路上各處便會產(chǎn)生壓降，使I/0接口電路的地線和微機的地線存在電位差，即存在共模電壓。靜電放電干擾直接或間接的放電可能會影響單元的正常工作或?qū)卧斐晌：Γ罢呤峭ㄟ^直接耦合而后者則是通過

5、輻射耦合產(chǎn)生放電的。靜電放電的尖峰電壓可達(dá)8KV，不過持續(xù)時間很短維持在納秒級。電網(wǎng)電壓跌落和短期中斷電壓跌落指電網(wǎng)電壓值偶然降低10%~15%，持續(xù)時間為0.5~50個周波:短時中斷則是100%的電壓跌落，造成上述現(xiàn)象的原因可能是高壓、中壓和低壓電網(wǎng)中偶爾產(chǎn)生的短路、接地故障或熔斷器熔斷等，故障情況下的連續(xù)快速重合閘會造成電壓中斷。電壓跌落或短期中斷會造成系統(tǒng)電源不能正常土作、斷路器誤動和丟失實時數(shù)據(jù)等。開關(guān)浪涌電壓的干擾開關(guān)浪涌電壓是煤礦井下最常見的干擾源，它是單極性的脈沖或迅速衰減的振蕩波，在持續(xù)時間上單極性脈沖的上升時間較長、能量大。因此電子設(shè)備的正常工作受到影響，甚至

6、會造成危害?？臻g電磁干擾煤礦井下有許多高壓電網(wǎng)和變壓器，這些高壓設(shè)備在空間形成很強的電磁場，對控制單元系統(tǒng)形成干擾，使之不能正常作。電磁干擾的危害電磁干擾的主要危害就是影響系統(tǒng)的正常工作，使輸入信號不能準(zhǔn)確輸入、輸出信號不能正確動作以及對中央處理單元的運算和處理產(chǎn)生干擾。5.3.1輸入通道輸入通道是系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)的主要通道，它包括模擬信號和數(shù)字信號等。干擾能夠使模擬信號失真，或使輸入的開關(guān)量和數(shù)字量出錯?？刂茊卧绻鶕?jù)這種失真的、錯誤的輸入信息進(jìn)行運算和處理，必然會給系統(tǒng)帶來不可設(shè)想的后果。輸出通道輸出通道是智能控制裝置作用于外部動作單元的主要通道，它的正確與否直接關(guān)系到動作的

7、可靠性能。而干擾還會使輸出的各個控制信號混亂，不能實現(xiàn)微機系統(tǒng)的準(zhǔn)確輸出，從而導(dǎo)致真空開關(guān)的誤動和拒動，這會給生產(chǎn)造成很大的損失和安全隱患。中央處理單元中央處理單元是這個系統(tǒng)的核心，它對輸入通道輸送來的數(shù)據(jù)進(jìn)行運算和處理，得到相應(yīng)的結(jié)果。而干擾會使地址或數(shù)據(jù)總線上的數(shù)字信號錯亂，引發(fā)出一系列意想不到的錯誤，CPU得到錯誤的數(shù)據(jù)信息后，導(dǎo)致運行結(jié)果出錯，并形成隨后程序執(zhí)行的一系列的錯誤。硬件抗干擾措施在一個成熟的保護(hù)系統(tǒng)中，硬件抗干擾是必不可少的，如果硬件抗干擾措施實施的好，可以抑制80%的干