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在详细介绍了电磁干扰理论知识的基础上,对无刷直流电动机控制系统的电磁兼容性软硬件设计进行了分析,电磁兼容性设计有利于提高无刷直流电动机控制系统的抗干扰能力,增强系统的可靠性和稳定性。
熟悉和了解常见的电磁干扰源是发现和解决电磁干扰问题的关键之一。电磁干扰可分为自然和人为两类。所谓自然的是指自然界所固有的与人类的活动无关的电磁干扰现象。所谓人为的是指由于人类的工业和社会活动所产生的电磁干扰[1,2]。 1.1 电磁干扰源 诸如雷电的放电现象,电动机的TTL逻辑元件、动态RAM、电源、震荡器件及变压器等在工作时都会产生高频电磁波或者噪音,严重影响电动机的正常工作。 1.2 电磁干扰能量的耦合途径 耦合是指电路、设备、系统与其它电路、设备、系统间能量的联系。各种电磁骚扰源通过耦合传输电磁能量到敏感设备。耦合途径有两种方式:传导耦合与辐射耦合。 传导耦合是通过电源线、信号线、互联线、接地导体等连接通道进行耦合。按耦合方式又可划分为公共阻抗耦合、电容性耦合、电感性耦合三种基本方式。实际中,这三种方式是同时存在共同作用的。 DSP电路的工作频率很高,芯片管脚很密,在与模拟器件一起进行数模混合设计时,对PCB版的设计要求很高[4]。以下为设计时必须遵守的准则和要求。 随着电子器件的小型化及封装密集化,有必要采用多层印刷电路板,其中包括单独的数字地层、电源层及其其它信号层。在布线时,单独设置的电源层有利于电路板元器件的布放;采用地层则不仅省去了大量器件管脚接地的工作量,而且可以有效地改善数字地线的质量。但应注意,在布孔、布线时应考虑通孔焊盘和过孔会将地层打断,过多的通孔会影响地层的抗干扰效果。本系统采用了四层板结构,分别为地层、电源层和两面元件层。在绘制PCB也特别考虑了通孔焊盘和过孔的使用, 将尽可能多的网络在元件层布通。 由于基于DSP的电动机控制系统使用的微处理器内核采用独立电源供电模式,因此对于具有144个管脚的TSM320LF2407A,需要较多的电源解 耦电容,为了节省空间,减小通孔数目,系统采用贴片电容,达到了较好的解耦效果。 接地应遵循的基本原则是:数字地、模拟地、屏蔽地应该合理接地,不能混用。尽可能的使接地电路各自形成回路,减少电路与地线之间的电流耦合。合理布置地线使电流局限在尽可能小的范围内,并根据地电流的大小和频率设计相应宽度的印刷电路和接地方式。DSP的A/D采样模拟电源引脚VCCA和VSSA必须区别于任何数字电压电源引脚,避免数字干扰信号通过地线耦合。同时,A/D转化器的模拟地线采用单点接触,数字地与模拟地在电源处连接并在此处接大地。 VCCA和VSSA模拟引线在印刷电路板布线时应尽可能的短,以使二者正确匹配。 |
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