- 控制板自身的干擾
- 負(fù)載干擾
- 線路干擾
- 在繼電器線圈增加續(xù)流二極管
- 布線時(shí)應(yīng)避免90度折線
- 在可控硅兩端并接RC抑制電路
1控制板自身的干擾
1.1控制板本身產(chǎn)生的干擾
小家電控制板中常用的繼電器、可控硅以及高頻時(shí)鐘等,都可能成為小家電控制板的自身干擾源。
對(duì)于以上干擾,其解決方法可以從以下方面人手來(lái)完成:
(1)在繼電器線圈增加續(xù)流二極管,消除斷開(kāi)線圈時(shí)產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)干擾。
(2)在繼電器接點(diǎn)兩端并接火花抑制電路(一般是RC串聯(lián)電路,電阻一般選幾千歐到幾十千歐,電容選0.01μF),以減小電火花影響。
(3)在電路板上每個(gè)IC上并接一個(gè)0.01μF~0.1μF高頻電容,以減小IC對(duì)電源的影響。但應(yīng)注意高頻電容的布線,連線應(yīng)靠近電源端并盡量粗短,否則,等于增大了電容的等效串聯(lián)電阻,而這會(huì)影響濾波效果。
(4)布線時(shí)應(yīng)避免90度折線,并盡量減少高頻噪聲發(fā)射。
(5)在可控硅兩端并接RC抑制電路,減小可控硅產(chǎn)生的噪聲(該噪聲嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)把可控硅擊穿的)。
(6)注意晶振布線。晶振與芯片引腳應(yīng)應(yīng)盡量靠近,并用地線把時(shí)鐘區(qū)隔離起來(lái),晶振外殼要接地并固定。最好在能使用低速晶振的場(chǎng)合盡可能選用低速晶振。
(7)對(duì)電路板合理分區(qū)(如強(qiáng)、弱信號(hào),數(shù)字、模擬信號(hào))。盡可能把干擾源(如電機(jī)、繼電器)與敏感元件(如單片機(jī))遠(yuǎn)離。
(8)交流端用電感電容濾波:去掉高頻低頻干擾脈沖,VCC和GND之問(wèn)接電解電容及瓷片電容,以去掉高、低頻干擾信號(hào)。
1.2控制板本身的傳導(dǎo)干擾
為防止控制板電路產(chǎn)生的傳導(dǎo)干擾,可在電路的進(jìn)人口(即AC兩端)并接上一個(gè)電容C,圖1所示是一個(gè)簡(jiǎn)單的電容抗擾電路連接圖。圖中的電容屬于安全電容,但必須在該電容的兩端并聯(lián)一個(gè)安全電阻,以用于防止電源線拔插時(shí)電源線插頭長(zhǎng)時(shí)間帶電。因?yàn)榘踩珮?biāo)準(zhǔn)規(guī)定,當(dāng)正在工作之中的機(jī)器電源線被拔掉時(shí),在兩秒鐘內(nèi),電源線插頭兩端所帶的電壓(或?qū)Φ仉娢?必須小于原來(lái)電壓的30%。
該電容必須經(jīng)過(guò)安全檢測(cè)部門(mén)認(rèn)證過(guò)后才能使用。電容的耐壓一般都標(biāo)有安全認(rèn)證標(biāo)志和AC250V或AC275V字樣,但其真正的直流耐壓應(yīng)達(dá)到2000V以上。而且在使用的時(shí)候,不要隨便用AC250V或DC400V之類(lèi)的電容來(lái)代用。
抗擾電容一般都選用紋波電流比較大的聚脂薄膜安全電容,這種電容體積一般都很大,其允許瞬間充放電的電流也很大,即內(nèi)阻比較小。而普通電容紋波電流的指標(biāo)一般都很小,動(dòng)態(tài)內(nèi)阻比較大,因此,用普通電容代替安全電容,除了耐壓條件不能滿足以外,一般紋波電流指標(biāo)也是難以滿足要求的。
實(shí)際上,光靠用安全電容就想把傳導(dǎo)干擾信號(hào)完全濾除是不可能的。因?yàn)楦蓴_信號(hào)的頻譜非常寬,基本覆蓋了幾十千赫芝到幾百兆赫芝甚至上千兆赫芝的頻率范圍。一般對(duì)低端干擾信號(hào),其濾除需要很大容量的濾波電容,但受到安全條件的限制,電容的容量不能太大;而對(duì)高端干擾信號(hào)的濾除,大容量電容的濾波性能又極差,特別是聚脂薄膜電容的高頻性能一般都比較差,并且聚脂薄膜介質(zhì)的高頻響應(yīng)特性與陶瓷或云母相比相差很遠(yuǎn),此外,一般聚脂薄膜介質(zhì)都具有吸附效應(yīng),因此它會(huì)降低電容器的工作頻率。聚脂薄膜電容工作頻率范圍大約都在1MHz左右,超過(guò)1MHz時(shí)其阻抗將顯著增加。
因此,抑制電子控制板本身產(chǎn)生的傳導(dǎo)干擾除了選用這種電容進(jìn)行濾波以外,一般還要同時(shí)選用多個(gè)電感濾波器一起組合來(lái)對(duì)干擾進(jìn)行濾波。電感濾波器屬于低通濾波器,但電感濾波器也有很多種類(lèi)和無(wú)數(shù)種規(guī)格(例如差模、共模,以及高頻、低頻)等,每種電感主要都是針對(duì)某一小段頻率的干擾信號(hào)而起濾除作用,而對(duì)其它頻率的干擾信號(hào)的濾除作用不大。因?yàn)?,電感量很大的電感,其線圈匝數(shù)很多,分布電容也很大,高頻信號(hào)會(huì)通過(guò)分布電容旁路掉,另外,導(dǎo)磁率很高的磁芯,其工作頻率也不高。目前,國(guó)內(nèi)大量使用的電感濾波器磁芯的工作頻率大多數(shù)都在75MHz以下,對(duì)于工作頻率要求比較高的場(chǎng)合,必須選用高頻環(huán)形磁芯,高頻環(huán)形磁芯導(dǎo)磁率一般都不高,但其漏感特別小。
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2負(fù)載干擾
小家電中的負(fù)載包括線性負(fù)載(如熱水器,等)和非線性負(fù)載(豆?jié){機(jī),絞肉機(jī)等)。由于非線性負(fù)載為頻普極寬的干擾源。因此,對(duì)于以上干擾,特別是非線性負(fù)載的干擾,其抑制方法主要有兩種一是從非線性負(fù)載(如電機(jī))本身入手。因?yàn)椴磺‘?dāng)?shù)牟僮鳎芙佑|器的接觸不良\炭刷不干凈等,都會(huì)產(chǎn)生數(shù)倍于正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的干擾情況,為了減少干擾,就應(yīng)當(dāng)保證接觸器的接觸可靠、開(kāi)\合動(dòng)作的正常和觸頭的壓力,而且還要保持炭刷和換向器的干凈,還應(yīng)保證炭刷本身的質(zhì)量和換向器的光潔度;同時(shí)還要保護(hù)炭刷對(duì)換向器有適當(dāng)?shù)膲毫?;最后還要使機(jī)座的固定可靠,避免機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)引起的運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)。其二則是采用必要的電氣濾波方式,其電路連接如圖2所示。
該電路的目的是為干擾電勢(shì)提供一個(gè)低阻抗的通路,以抑制干擾值。圖2中,C1為電感成分較小的電容,一般為幾十~幾百nF;C2選用穿心電容,一般為1~4.7nF。增加該電容的目的是為了抑制噪聲,但電容的安裝位置不同,以甚高頻段的干擾抑制效果會(huì)有很大變化,所以,安裝時(shí)要特別注意電容的接地外殼應(yīng)與電動(dòng)機(jī)座或金屬外殼的最短連接。同時(shí)應(yīng)在連線時(shí)使電容器的輸入、輸出部分的電磁耦合盡可能地減少。
此外,還有一組典型的△形干擾抑制器電路,可同時(shí)抑制對(duì)稱(chēng)和不對(duì)稱(chēng)干擾。其具體電路如圖3所示。
3線路干擾
線路干擾的干擾源主要來(lái)自外界電磁場(chǎng)在導(dǎo)線上感應(yīng)出的電壓,電源線上其它電器發(fā)射的和感性負(fù)載通斷造成的干擾,以及浪涌(雷擊)產(chǎn)生的干擾等。
3.1電磁場(chǎng)在電纜上的感應(yīng)
電磁場(chǎng)在導(dǎo)線中感應(yīng)出的電壓一般是共模電壓,而負(fù)載上的電壓則以系統(tǒng)中的公共導(dǎo)體或大地為參考點(diǎn)。一般以系統(tǒng)中的參考地線面為參考點(diǎn)。對(duì)于多芯電纜來(lái)說(shuō),這意味著電纜中的所有導(dǎo)體都暴露在同一個(gè)場(chǎng)中,它們上面所感應(yīng)的電壓取決于每根導(dǎo)體與參考點(diǎn)之間的阻抗。抑制干擾的方法可以使用共模移值法,其原理圖如圖4所示。
圖4中共模扼流圈的特殊繞制方法決定了它僅對(duì)共模電流有抑制作用,而對(duì)電路工作所需要的差模電流沒(méi)有影響。因此,共模扼流圈是解決共模干擾的理想器件。理想的共模扼流圈的低頻共模抑制作用較小,而隨著頻率的升高,抑制效果增加。這與平衡電路低頻共模抑制比高,隨著頻率升高平衡性變差,共模抑制比降低的特性正好相反,因此它們具有互補(bǔ)性。所以,在平衡電路中使用共模扼流圈后,電路可在較寬的頻率范圍內(nèi)保持較高的共模抑制比。
3.2浪涌干擾
浪涌是指電源電壓和電流的變動(dòng),負(fù)載開(kāi)關(guān)的閉合、自然界的雷擊都可能引起浪涌,且其危害較大,有時(shí)可能引起振蕩甚至燒壞整個(gè)系統(tǒng)。
家用電器一般不會(huì)直接受到雷電的干擾,大多是通過(guò)傳導(dǎo)線路中的感應(yīng)電流或電壓引起的騷擾。良好的接地是解決這一干擾的有效手段。
防止浪涌干擾的常用器件有氣體放電管、金屬氧化物壓敏電阻(MOVS)和硅瞬變吸收二級(jí)管(TVS)。圖5所示是采用TVS的浪涌抑制電路。
電磁兼容是小家電的一個(gè)重要衡量標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)。由于小家電的種類(lèi)繁多,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,因此,對(duì)其共性技術(shù)的研究極為重要。本文對(duì)小家電共有部件的EMS進(jìn)行了分析。相信這些分析對(duì)于其它的小家電的電磁兼容研究也具有一定的意義。