自動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)化裝置時(shí)，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(gè)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(dòng)。

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(shí)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(shí)，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(gè)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(dòng)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(gè)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(dòng)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(shí)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(gè)取樣點(diǎn)或控制點(diǎn)，因此，通過分布電容的鍋臺，各個(gè)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(shí)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(shí)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(gè)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(dòng)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(shí)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(gè)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(gè)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。