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在设计驱动模块时,应考虑哪些电磁兼容问题?

作为大功率模块的驱动电源,开关电路.放大电路和逆变电路等主电路可能会干扰电磁环境。因此,在设计驱动模块时,必须考虑电磁兼容性,以避免驱动单元对外界的干扰。


1.电磁兼容基本原理

电磁兼容性是指电器和电子设备能够在共同的电磁环境中实现各自功能的共存状态,能够正常工作,达到兼容状态。

电磁干扰可以通过时域和频域来表示。干扰信号大多是时变的。为了便于讨论和分析,应采用频域分析方法。典型的信号表示方式是正弦.非正弦.周期性.非周期性和脉冲通过空间辐射和导线传导。非周期性信号和脉冲信号被广泛应用于工程中,干扰信号被使用f(t)这意味着非周期性信号傅立叶积分为。还可以改变脉冲信号傅立叶,得到频谱图。


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电磁干扰通过电场和磁场传播。因此,其基本单位也可以用电场和磁场单位来表示。分贝广泛用于测量工程中的电磁干扰,即db。


2.电磁兼容具体实施

选择驱动单元外壳时,应综合考虑屏蔽效果好的材料。在驱动单元的设计中,中间点钳位型pwm逆变器电路作为主工作电路,在功率器件开关时,电路会产生谐波电流,高频成分会辐射到空间。pwm逆变工作电路如图1所示。


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为此,选择元件.电路板设计和接口设计应充分考虑电磁兼容性,使驱动模块在不影响其他设备的情况下正常工作。


2.1元器件的EMC考虑

为了实现电磁兼容,通常采用降低并联通路阻抗的方法来降低噪声电压或增加电流通路阻抗来降低噪声电流。所有元件和互连线都会产生谐振现象,因此在选择元件时,要充分保证线路的低阻抗配电。

串联谐振电路的输入阻抗很低,但根据电路的不同q值,输出电压可能大大高于输入电压。由于大电流和高电压的出现,串联谐振很容易产生高电平辐射或传输到发射;并联谐振会形成高电路阻抗和高电流。


2.2电路的板级EMC考虑

在设计电路原理图时,应充分考虑一般元器件和功率器件的放置,主要注意以下五点:

(1)继电器需要匹配高频电容;

(2)各集成电路应配备去耦电容;

(3)控制芯片的无用端应通过相应的匹配电阻连接到电源或接地集成电路上的接地或接地端,不得悬挂;

(4)看门狗电路上不要使用可编程器件;

(5)降低负载电容,使输出端附近的集电极开路驱动器便于上拉,电阻值尽可能大。

在pcb设计时,尽量不要使用单面板,同时,模拟电路和数字电路要分开布局;中间,尽量不要使用单面板,同时,模拟电路和数字电路要分开布局;.高速电路也要分开布局;接地线要明确,不能全部接地共用;pcb线路应串联电阻,以降低控制信号线上下边缘的跳转率;处理器或加热器件应通过导热材料与其他芯片隔离,并在处理器周围多点射频接地。

在pwm在逆变工作电路上,为了限制输入端的谐波电流,可以在直流环节前端并联滤波电容器,如图2所示;同时,可以在直流母线上串联直流电抗器。此外,可以在电路的输入端添加谐波滤波器,这很容易安装.成本低.维护方便,但容易受到系统参数的影响。


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2.3接地考虑

接地是电磁兼容的重要措施,可降低功率模块噪声.减少串扰,防止静电积聚。驱动单元的接地原理是信号和电源的分离;最近位置高功率单点接地;同时,ac安全应与单元外壳连接。


2.4考虑接口滤波

为了方便通信,所有驱动单元都有rs232或rs485接口,因此,接口电路的设计需要进行滤波处理。通常采用差动电路驱动和接收方法来提高电路接口的抗扰性。与叠加在畸变信号上的噪声脉冲相比,低于信号电平并添加在非畸变信号上的噪声脉冲电压不可能超过接收器输入端的开关阈值,因此在接收器输入端增加端接电阻可以减少反射,提高信号质量,提高电路接口的抗扰性。差动接收电路如图3所示。


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3.结束语

电磁兼容性问题是工程师在设计驱动单元中经常遇到和必须解决的问题。本文列出的几种处理方法已在实际应用中得到验证,效果良好。


相关关键词: 电磁兼容EMC
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