開(kāi)關(guān)電源的抗干擾分析

　　印制電路板的抗干擾設(shè)計(jì)不僅與布局有關(guān)，而且與布線也有相當(dāng)大的關(guān)系。布線的原則如下：

　?。?）相鄰電路之間走線盡量避免平行；若平行走線無(wú)法避免，則應(yīng)在平行信號(hào)線之間加一條起屏蔽作用的地線，且盡量加大平行信號(hào)線間距，以降低兩線之間電磁干擾。

　?。?）控制回路與輸出回路分開(kāi)，采用單點(diǎn)接地方式。

　　（3）根據(jù)PCB板電流的大小，盡量加粗電源線、接地線，減少環(huán)路阻抗；同時(shí)使電源線、地線的走向和數(shù)據(jù)傳遞的方向一致，這有助于增強(qiáng)抗噪聲能力；對(duì)于密度很高的PCB板，采用多層板；在雙面板設(shè)計(jì)中，還應(yīng)該在電源線和地線之間留出一定的空間，以便安裝高頻特性好的去耦電容。

　?。?）印制線不要突然拐角，以免發(fā)生反饋耦合。

　?。?）電容引線不能太長(zhǎng)，尤其是高頻旁路電容不能有引線。

　　3.2　合理接地

　　電源系統(tǒng)的接地包括公共參考接地和安全及抗干擾接地。在電路設(shè)計(jì)中，要盡量減小接地回路中的公共電阻，且應(yīng)遵循“一點(diǎn)接地”原則。如果形成多點(diǎn)接地，會(huì)出現(xiàn)閉合的接地環(huán)路，從而在磁力線穿過(guò)回路時(shí)將產(chǎn)生磁感應(yīng)噪聲。通常利用一個(gè)導(dǎo)電平面作為參考地，將接地的各部分就近接到該參考地上。

　　3.2.1　接地過(guò)程應(yīng)遵循如下規(guī)則

　　（1）交流電源地與直流電源地分開(kāi)。一般情況下交流電源的零線是接地的，且該零線上往往存在很多干擾，如果交流電源地與直流電源地不分開(kāi)，將對(duì)直流電源和直流電路的正常工作產(chǎn)生影響。通常采用“浮地技術(shù)”將交流電源地與直流電源地分開(kāi)，這樣可以隔離來(lái)自交流電源地線的干擾。

　?。?）功率地與弱電地分開(kāi)。功率地是負(fù)載電路或功率驅(qū)動(dòng)電路的零電位的公共基準(zhǔn)地。由于負(fù)載電路或功率驅(qū)動(dòng)電路的電流較強(qiáng)、電壓較高，所以功率地線上的干擾較大。因此功率地必須與其他弱電地分別設(shè)置，以保證整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的工作。

　　3.2.2　為減小地線干擾，在元件及PCB布線上應(yīng)采取如下措施

　?。?）盡可能縮短元件的引腳長(zhǎng)度或者選用貼片元件，以減小元件分布電感的影響。

　?。?）在電源端盡可能靠近器件接入濾波電容，以縮短開(kāi)關(guān)電流的流通途徑。

　?。?）PCB板布局時(shí)，高頻數(shù)字信號(hào)線要用短線，同時(shí)電源線盡可能遠(yuǎn)離高頻數(shù)字信號(hào)線或用地線隔開(kāi)。

　?。?）PCB板的電源線和地線印制條盡可能寬，以減小線阻抗，從而減小公共阻抗引起的干擾噪聲。

　　3.3　采用適當(dāng)?shù)碾娐犯綦x方式

　　開(kāi)關(guān)電源包括兩部分，變換部分與控制部分。

　　一般的變換部分是主要的電磁干擾源，而控制部分是被干擾對(duì)象。為了使電氣設(shè)備可靠地運(yùn)行，抗干擾問(wèn)題的實(shí)質(zhì)是解決電氣設(shè)備的電磁兼容問(wèn)題。隔離技術(shù)是電磁兼容性中的重要技術(shù)之一。在開(kāi)關(guān)電源中，電路隔離主要有：模擬電路的隔離、數(shù)字電路的隔離、數(shù)字電路與模擬電路之間的隔離等。隔離的主要目的是通過(guò)隔離元器件把噪聲干擾的路徑切斷，從而達(dá)到抑制噪聲干擾的效果。在采用了電路隔離的措施以后，絕大多數(shù)電路都能夠取得良好的抑制噪聲效果。

　　3.3.1　利用耦合變壓器進(jìn)行隔離

　　耦合變壓器只能傳輸交流信號(hào)，不能傳輸直流信號(hào)。因此對(duì)地線的低頻干擾具有較好的抑制能力，并且電路單元間傳輸?shù)男盘?hào)電流只能在變壓器繞組中流過(guò)，不流經(jīng)地線，也可以避免對(duì)其他電路的干擾。

　　3.3.2　使用脈沖變壓器隔離

　　圖4　光電耦合器電路脈沖變壓器的匝數(shù)較少，而且一次繞組和二次繞組分別繞于鐵氧體磁心的兩側(cè)，它的分布電容很小，僅為幾個(gè)皮法，可作為脈沖信號(hào)的隔離元件。脈沖變壓器傳遞輸入、輸出脈沖信號(hào)時(shí)，不傳遞直流分量，因而在微電子技術(shù)控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。

　　3.3.3　采用光電耦合器

　　進(jìn)行隔離（圖4）編譯，編譯后，還必須對(duì)單片機(jī)的熔絲位進(jìn)行合理配置，才能利用AVRStudio調(diào)用WinAVR編譯生成的Coff文件進(jìn)行調(diào)試。最后，生成的hex文件即可直接下載到芯片中運(yùn)行。此外，程序燒錄完畢后，可通過(guò)AVRStudio4燒錄鎖存位進(jìn)行加密。

　　操作器軟件工作流程如圖5所示。

　　3 結(jié)語(yǔ)

　　該操作器的工作電源由門機(jī)變頻器的主控制板的DC穩(wěn)壓模塊供給，系統(tǒng)掉電后的一段時(shí)間里，由于變頻器儲(chǔ)能模塊的存在，使得操作器仍然可以比較從容的保存重要的參數(shù)信息。此外，工作穩(wěn)定可靠，使用簡(jiǎn)單方便，成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，使得它具備良好的商業(yè)應(yīng)用前景。