自動化裝置抗干擾措施

摘要：電磁干擾的形式和種類很多，抗電磁干擾的方法和手段也很多，文中可能會有許多不當(dāng)之處，僅希望能夠加深我們對電磁干擾的方法和手段的理解，提高全行業(yè)自動化裝置抗電磁干擾的能力，為系統(tǒng)提供可靠、安全的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品

關(guān)鍵詞：電磁；抗干擾；放電

電磁兼容 現(xiàn)代自動化裝置抗電磁干擾能力方面非常關(guān)注的目標(biāo)。許多同行專業(yè) 士已作了大量的工作，制定了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和試驗(yàn)方法。在抗電磁干擾方面，也有許多論文發(fā)表，大家從理論到實(shí)踐提出了許多提高產(chǎn)品抗電磁干擾能力的措施。以下是針對 “靜電放電干擾、快速瞬變干擾和輻射電磁場干擾電磁干擾”采取的一些措施和方法，供大家參考。

1抗靜電放電干擾

靜電放電干擾試驗(yàn)，主要是模擬人體帶靜電以后，操作自動化裝置時，將產(chǎn)生靜電放電現(xiàn)象，對保護(hù)裝置造成影響和破壞，其防護(hù)措施簡述如下：

面板上的開關(guān)、撥碼開關(guān)、信號燈、按鈕、液晶顯示屏都有可能將靜電放電干擾引入到裝置內(nèi)部，引起裝置內(nèi)部電路元器件的失效和損壞，所以沒有必須的話，盡量少放，對于的必須的液晶顯示屏等都應(yīng)該認(rèn)真的考慮硬件、軟件方面的防護(hù)，在這方面應(yīng)該注意兩點(diǎn)：

面板和器件都要可靠接地，使靜電放電電流有一個良好的接地通道，因?yàn)閷τ诖嗳醯难b置，靜電放電過程中放電火花產(chǎn)生的高頻輻射干擾，可能引起裝置的混亂和誤動。

器件內(nèi)部電路與金屬外殼的電氣間隙要足夠大。使高壓靜電不至于由于間隙過小產(chǎn)生擊穿現(xiàn)象，進(jìn)入器件的內(nèi)部電路。

裝置采用整體式金屬機(jī)殼、整體式金屬面板，比插件式金屬面板要好得多。

因?yàn)闄C(jī)箱外殼整體面板，容易可靠接地，但采用了整體金屬面板，還要設(shè)計(jì)專門的接地線，僅僅依靠金屬面板的固定螺釘或面板與機(jī)箱的金屬鉸鏈實(shí)現(xiàn)接地，這樣很不可靠，很容易在靜電放電干擾過程中出問題，金屬面板上要有專門的接地螺釘或其它措施通過專用接地線實(shí)現(xiàn)可靠接地。

插件式面板、接地困難，常常只能夠靠面板背面與機(jī)箱框架的接觸實(shí)現(xiàn)接地連結(jié)，面板上噴漆的漆膜或鋁型材的氧化膜都不導(dǎo)電，且很難清除。無法保證面板與金屬機(jī)箱框架之間形成良好的電接觸。

如果通過插件印制板布排專門的面板接地線，往往是得不償失，很可能把靜電放電過程中產(chǎn)生的高電壓大電流直接引入到印制板上一一形成“干擾地線”，使裝置抗靜電放電干擾的能力更加脆弱。同時該地線還有可能對一些導(dǎo)電回路的絕緣性能帶來不利的影響。

對整體面板最好能實(shí)行整體面膜覆蓋。對整體面板實(shí)行面膜覆蓋，可將面板上的顯示器、信號燈、按鍵等等都保護(hù)起采，只要面膜的強(qiáng)度足夠高(一般的絕緣面膜都能滿足要求)，當(dāng)把靜電高壓施加到面膜上時，根本就沒有放電現(xiàn)象發(fā)生，也就不會有靜電放電干擾了。

2 快速瞬變干擾的防護(hù)

快速瞬變干擾脈沖的主要特點(diǎn)是幅值高，前沿陡，脈沖尖，重復(fù)率高。干擾脈沖的前沿特別陡，只有5個納秒，半峰寬度只有50納秒，其頻譜分布非常寬，理論計(jì)算達(dá)70MHz(要用200MHz以上的示波器才能很好的觀測)。且脈沖的幅值很高， 家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定3級為2KV，4級為4KV，對頻譜這樣寬幅值又很高的干擾進(jìn)行抑制并非易事，現(xiàn)代的產(chǎn)品中不能滿足快速瞬變干擾要求的最多，這也是不少產(chǎn)品開發(fā)人員頭等的難題。由于快速瞬變脈沖的特點(diǎn)，其干擾傳播方式雖以傳導(dǎo)為主，但由于其頻譜帶寬所致利用分布電容也是其重要傳播方式之一，還有一部分是通過空間輻射進(jìn)行干擾，可見要求我們產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員對裝置進(jìn)行全面考慮，整體防護(hù)。

2.1 元器件選用：元器件選擇的要求、方法很多，就自動化裝置而言，在滿足功能要求的前提下，盡量保證以下幾點(diǎn)：

CPU最好選擇自帶隊(duì)RAM、EPROM、E2PROM，不用擴(kuò)展，使地址總線、數(shù)據(jù)數(shù)總線都不出芯片。CPU如不帶 E2PROM，存放定值可選用I2C總線的E2PROM芯片。A/D轉(zhuǎn)換最好選用模數(shù)隔離的芯片，或用V／F轉(zhuǎn)換后用光耦進(jìn)行隔離。CPU的 I／O口線都用要光電隔離器進(jìn)行隔離。CPU回路要單獨(dú)供電，并用DC／DC電源模塊進(jìn)行隔離，以保證外部進(jìn)來的干擾與CPU回路最大限度的隔離。

2.2 印制板和電路布局

多層印制板的選用是抑制干擾的一個很好手段，其電源回路具有很大的板間電容，可抑制電源上的各種干擾脈沖，器件間的布線也更簡潔、短少、方便，可大大減少各回路間的串?dāng)_耦合。

2.3 裝置輸入、輸出回路的配線和布線

自動化裝置的特點(diǎn)是有大量的輸入、輸出回路，，如電源回路、電壓回路、電流回路，開入回路、開出回路等，由于整屏布線時很難把他們一一分開，分別布置，它們常常都是捆扎在一起，由電纜通過各種溝、槽通道連到各個取樣點(diǎn)或控制點(diǎn)，因此，通過分布電容的鍋臺，各個輸入、輸出回路，都可能會引入干擾。對這樣的輸入、輸出線，在裝置內(nèi)部的布線一定要精心安排，進(jìn)入裝置后要盡快進(jìn)入隔離器件.正確的布線也是-種很有效的抗干擾措施，它能大大降低干擾，不需增加工程序和成本，卻可收到滿意的抗干擾效果.

2.4 開關(guān)電源

開關(guān)電源對電源回路的干擾有一定的隔離作用。但開關(guān)電源的進(jìn)出線一定要分開布線，有的裝置裝有電源開關(guān)，并把電源開關(guān)布置在面板上，對這樣的設(shè)計(jì)一定要小心安排，首先開關(guān)連線要取在電源濾波器(開關(guān)電源的內(nèi)部濾波器)的后面，面板開關(guān)的線一定要相對“干凈”一些，最好選用屏蔽線，其次，開關(guān)引線不能+5V、+-15V、+24V面板指示燈線捆扎或布排在一起，以減少輸入／輸出間的干擾耦合，許多開關(guān)電源中的輸入回路、輸出回路與接地線間都接有抗干擾電容，其中輸出回路的對地電容有時可能會對裝置的抗干擾效果帶來不利的影響，因?yàn)榻拥鼐€并不是“純的接地”？輸入回路上的干擾信號會通過輸入對地電容進(jìn)入地線，再經(jīng)過輸出電容進(jìn)入輸出回路。從而引入干擾，必要時可拆除輸出回路的對地電容，使內(nèi)部電路與“地”徹底隔離，真正浮起來。

2.5 濾波器的選用

有的濾波器對快速瞬變干擾有明顯的抑制作用，它是提高裝置抗干擾水平最簡單，最有效的方法之一。但是濾波器的最終效果與濾波器的選用和安裝關(guān)系密切。一個好的濾波器很可能因?yàn)榘惭b不當(dāng)而起不到應(yīng)有的作用。濾波器應(yīng)直接安裝在裝置上，并按濾波器的使用要求進(jìn)行安裝布線，這樣才能使濾波器發(fā)揮應(yīng)有的作用，如只能將濾波器安裝在屏架上，則需設(shè)計(jì)人員和安裝人員認(rèn)真安排，精心施工，濾波器的輸入線和輸出線一定要分開，輸出線和其它可能產(chǎn)生干擾的回路一定要遠(yuǎn)離，輸出線越短越好，防止在外暴露過 ，重新接收或鍋臺干擾，濾波器的外殼要良好接地，以保證其濾波效果。另一方面，前面提到自動化裝置的特點(diǎn)是輸入、輸出回路特別多，常常捆扎在一起，任一回路防護(hù)不當(dāng)都有可能使干擾竄入裝置內(nèi)部，所以在濾波器的選擇上應(yīng)選用有較多回路的組合濾波器對眾多回路同時進(jìn)行防護(hù)，也可通過試驗(yàn)只對一些敏感回路進(jìn)行濾波防護(hù)。當(dāng)然如能通過元器件的選用，印制板電路、元器件的布局，各個接地回路的安排處理，以及軟件上的各種措施等，使裝置的各個回路對干擾都不敏感，也就無需使用外掛濾波器，這就是最好的結(jié)果。

3 輻射電磁場干擾的防護(hù)

輻射電磁場干擾的防護(hù)相對來說要容易一些，尤其是有金屬機(jī)箱的微機(jī)型產(chǎn)品更容易，其防護(hù)注意點(diǎn)就是做好屏蔽接地；抗輻射電磁干擾所要做的就是選擇金屬機(jī)箱，保證機(jī)箱整體電氣連結(jié)良好并可靠接地，裝置面板上的開孔不能夠太大、機(jī)箱上的散熱孔應(yīng)開成圓形小孔(圓孔比長孔屏蔽效果好)，這樣才能使機(jī)箱起到應(yīng)有的屏蔽效果。