驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)中電磁兼容問(wèn)題

作為大功率模塊的驅(qū)動(dòng)電源來(lái)說(shuō)，其中的開關(guān)電路、放大電路和逆變電路等主電路可能對(duì)電磁環(huán)境存在干擾。因此在設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)模塊時(shí)，必須考慮電磁兼容性問(wèn)題，避免驅(qū)動(dòng)單元對(duì)外界的干擾。

1 電磁兼容基本原理

電磁兼容性指電器及電子設(shè)備在共同的電磁環(huán)境中能執(zhí)行各自功能的共存狀態(tài)，均能正常工作互不干擾，達(dá)到兼容狀態(tài)。

電磁干擾可以通過(guò)時(shí)域和頻域進(jìn)行表示，大部分干擾信號(hào)都是時(shí)變的，為討論和分析方便，都采用頻域分析方法為宜。典型的信號(hào)表示方式有正弦、非正弦、周期性、非周期性和脈沖等，它們都是通過(guò)空間輻射和通過(guò)導(dǎo)線傳導(dǎo)的。工程中對(duì)非周期信號(hào)和脈沖信號(hào)運(yùn)用較多，將干擾信號(hào)用f(t)表示，非周期性信號(hào)傅立葉積分為

同樣也可以對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行傅立葉變換，得出頻譜圖。

電磁干擾是通過(guò)電場(chǎng)和磁場(chǎng)進(jìn)行傳播的，因此，其基本單位也可以用電場(chǎng)和磁場(chǎng)的單位來(lái)表示，工程上普遍采用分貝來(lái)對(duì)電磁干擾進(jìn)行量測(cè)，即db。

2 電磁兼容具體實(shí)施

在驅(qū)動(dòng)單元外殼選取時(shí)，應(yīng)綜合性價(jià)比考慮屏蔽效果較好的材料。在驅(qū)動(dòng)單元的的設(shè)計(jì)中，中間點(diǎn)鉗位型pwm逆變電路作為主工作電路，在功率器件開關(guān)時(shí)，電路會(huì)產(chǎn)生諧波電流，同時(shí)高頻成分會(huì)向空間輻射。pwm逆變工作電路如圖1。

為此，在元器件選擇、電路板設(shè)計(jì)和接口設(shè)計(jì)等各個(gè)環(huán)節(jié)就應(yīng)充分考慮電磁兼容性，使驅(qū)動(dòng)模塊工作在正常狀態(tài)而不影響其他設(shè)備。

2.1 元器件的EMC考慮

為達(dá)到電磁兼容而使用的元件通常是采用減少并聯(lián)通路阻抗的方法來(lái)減小噪聲電壓或增加電流通路阻抗來(lái)減小噪聲電流。

所有元件及互連線都會(huì)產(chǎn)生諧振現(xiàn)象，因此在元件選擇上，要充分保證線路的低阻抗配電。串聯(lián)諧振電路的輸入阻抗很低，但是根據(jù)電路不同的q值，輸出電壓可能大大高于輸入電壓，由于大電流高電壓的出現(xiàn)，串聯(lián)諧振非常容易產(chǎn)生高電平的輻射或傳到發(fā)射;并聯(lián)諧振會(huì)形成一個(gè)高的線路阻抗，也會(huì)產(chǎn)生高電流。

2.2 電路的板級(jí)EMC考慮

在電路原理圖設(shè)計(jì)時(shí)，就應(yīng)充分考慮一般元器件和功率器件的放置，主要應(yīng)該注意以下五點(diǎn)：

(1)控制芯片無(wú)用端要通過(guò)相應(yīng)的匹配電阻接電源或接地集成電路上接地或接電源端都要接，不要懸空;

(2)繼電器需要匹配上高頻電容;

(3)每個(gè)集成電路需配一個(gè)去耦電容;

(4)降低負(fù)載電容，以使靠近輸出端的集電極開路驅(qū)動(dòng)器便于上拉，電阻值盡量大;

(5)看門狗電路上不要使用可編程器件。