剩余電流保護(hù)器單片機(jī)系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)

圖（1）

該剩余電流保護(hù)器采用P87LPC767單片機(jī)，剩余電流的采樣檢測(cè)、計(jì)算、顯示、動(dòng)作判據(jù)、保護(hù)動(dòng)作的執(zhí)行等重要工作都由單片機(jī)完成，單片機(jī)系統(tǒng)本身的抗干擾能力直接決定整個(gè)保護(hù)器的抗干擾能力。而單片機(jī)本身的時(shí)鐘信號(hào)、復(fù)位電路、中斷信號(hào)、取樣信號(hào)等又容易受到電磁干擾的影響，消除或抑制電磁干擾信號(hào)對(duì)單片機(jī)的影響十分重要。

具體從以下幾個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)：

單片機(jī)工作電源和系統(tǒng)其他電路電源分開(kāi)設(shè)計(jì)，避免其他電路對(duì)單片機(jī)工作電源產(chǎn)生影響，單片機(jī)工作電源設(shè)計(jì)留有足夠的余量，防止電源的波動(dòng)影響單片機(jī)工作。在設(shè)計(jì)PCB板時(shí)，在單片機(jī)電源引腳接電容和瞬態(tài)電壓抑制器(TVS)，如圖2所示。100μF電解電容存儲(chǔ)的能量在電源波動(dòng)時(shí)(降低)釋放出來(lái)，保持電源穩(wěn)定；0．1μF的高頻電容可以吸收電源上的高頻干擾；TVS吸收瞬態(tài)浪涌功率，使兩極間的電壓箝位于一個(gè)預(yù)定值，保持單片機(jī)工作電源穩(wěn)定。復(fù)位電路采用P87LPC767單片機(jī)內(nèi)部上電復(fù)位電路，避免干擾信號(hào)對(duì)復(fù)位電路的直接影響，只要單片機(jī)工作電源穩(wěn)定，將不會(huì)出現(xiàn)誤復(fù)位引起的誤動(dòng)作。中斷和其他I／O口電容進(jìn)行濾波，減少干擾的影響。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)上，啟用P87LPC767內(nèi)部的看門(mén)狗，防止PC受到干擾而失控，引起程序亂飛，進(jìn)入“死循環(huán)”。在程序存儲(chǔ)空間的非程序區(qū)設(shè)置軟件陷阱，當(dāng)由于干擾使操作系統(tǒng)失控而進(jìn)入非程序區(qū)時(shí)，將引導(dǎo)指令轉(zhuǎn)向?qū)ｉT(mén)對(duì)程序出錯(cuò)進(jìn)行處理的程序，使程序納入正軌。

由于閃電、接地故障或切換電感性設(shè)備而引起的信號(hào)參數(shù)產(chǎn)生瞬時(shí)擾動(dòng)，產(chǎn)生的高頻干擾信號(hào)主要是通過(guò)系統(tǒng)進(jìn)線(xiàn)電源進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)部。檢測(cè)這方面的抗干擾能力，主要是通過(guò)“電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗(yàn)”驗(yàn)證。根據(jù)低壓電器產(chǎn)品試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求，試驗(yàn)時(shí)在供電輸入端疊加頻率為2500Hz，幅度4000V的群脈沖，分別進(jìn)行相線(xiàn)、地線(xiàn)的差模、共模，正極性、負(fù)極性試驗(yàn)，每項(xiàng)試驗(yàn)時(shí)間均為1min，群脈沖的波形如圖3所示。如果在“電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗(yàn)”過(guò)程中保護(hù)器不產(chǎn)生誤動(dòng)作，則這方面的抗干擾能力就是合格的。

圖（3）

本系統(tǒng)利用“采樣監(jiān)測(cè)”法對(duì)電源上的高頻干擾進(jìn)行監(jiān)測(cè)，給出相應(yīng)的標(biāo)志，由軟件程序進(jìn)行相應(yīng)的處理，避免保護(hù)器誤動(dòng)作。詳細(xì)原理如下：為保證剩余電流測(cè)量的實(shí)時(shí)性，該保護(hù)器采用數(shù)字采樣法測(cè)量剩余電流，將剩余電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為圖4所示的波形，送給P87LPC767單片機(jī)內(nèi)部的A／D進(jìn)行采樣測(cè)量。