直流电机调速系统电磁兼容设计
无刷直流电机控制系统设计与实现
无刷直流电机控制系统设计与实现一、本文概述随着科技的不断进步和电机技术的快速发展，无刷直流电机（Brushless Direct Current, BLDC）因其高效率、低噪音、长寿命等优点，在电动工具、航空航天、汽车电子、家用电器等多个领域得到了广泛应用。
然而，要实现无刷直流电机的高效、稳定运行，离不开先进且可靠的控制系统。
本文旨在对无刷直流电机控制系统的设计与实现进行深入探讨，分析控制策略、硬件构成和软件编程，并结合实例，详细阐述控制系统在实际应用中的表现与优化方向。
通过本文的研究，希望能够为相关领域的学者和工程师提供有价值的参考，推动无刷直流电机控制系统技术的进一步发展和应用。
二、无刷直流电机基本原理无刷直流电机（Brushless DC Motor, BLDCM）是一种采用电子换向器代替传统机械换向器的直流电机。
其基本工作原理与传统的直流电机相似，即利用磁场与电流之间的相互作用产生转矩，从而实现电机的旋转。
但与传统直流电机不同的是，无刷直流电机在结构上取消了碳刷和换向器，采用电子换向技术，通过电子控制器对电机内部的绕组进行通电控制，从而实现电机的旋转。
无刷直流电机通常由定子、转子、电子控制器和位置传感器等部分组成。
定子由铁芯和绕组组成，负责产生磁场；转子则是由永磁体或电磁铁构成，负责在磁场中受力旋转。
电子控制器是无刷直流电机的核心部分，它根据位置传感器提供的转子位置信息，控制电机绕组的通电顺序和通电时间，从而实现电机的连续旋转。
位置传感器则负责检测转子的位置，为电子控制器提供反馈信号。
在无刷直流电机的工作过程中，当电机绕组通电时，会在定子中产生一个旋转磁场。
由于转子上的永磁体或电磁铁与定子磁场之间存在相互作用力，转子会在定子磁场的作用下开始旋转。
当转子旋转到一定位置时，位置传感器会向电子控制器发送信号，电子控制器根据接收到的信号控制电机绕组的通电顺序和通电时间，使定子磁场的方向发生变化，从而驱动转子继续旋转。
电机电磁兼容性设计原理
电机电磁兼容性设计原理电机电磁兼容性（EMC）设计是一种确保电机正确运行并避免对周围电子设备造成干扰的重要原理。
在设计电机系统时，我们需要考虑各种因素，以确保整个系统在电磁环境中的稳定工作。
本文将介绍电机电磁兼容性设计的原理以及一些常用的方法。
一、电机电磁干扰源分析在进行电机电磁兼容性设计之前，首先需要对电机系统的电磁干扰源进行分析。
电机系统中可能存在着各种电磁干扰源，比如电机本身的辐射、电磁波等。
通过对这些干扰源的分析，我们可以有针对性地采取措施来减少电磁干扰。
二、设计电机系统的地线地线是电机系统中非常重要的一个组成部分，它可以有效地减少电磁干扰。
在设计电机系统时，应当合理规划地线的布局，确保每个部分都有良好的接地。
同时，地线的长度也要控制在合适的范围内，以减小电磁回路的面积。
三、滤波器的应用滤波器是电机系统中常用的一种降噪装置，能够滤除电磁波等干扰信号，提高系统的稳定性。
在设计电机系统时，应当考虑在适当的位置设置滤波器，以减少电磁干扰的影响。
四、合理设计电机系统的线路线路的设计直接影响着电机系统的电磁兼容性。
在设计电机系统的线路时，应当尽量减少回路的面积，避免形成大面积的回路，从而减小电磁干扰的可能性。
同时，线路的设计也应当合理布局，避免出现干扰信号的交叉。
五、屏蔽的使用在一些特殊情况下，可以考虑使用屏蔽来减少电磁干扰。
屏蔽可以有效地隔绝电磁波等干扰信号，提高系统的电磁兼容性。
在设计电机系统时，可以考虑在敏感部位设置屏蔽，减少干扰信号的影响。
六、定期测试和检查为了确保电机系统的电磁兼容性设计符合要求，应当定期进行测试和检查。
通过测试可以检测系统中存在的电磁干扰，并及时采取相应的措施。
定期检查也可以确保系统的稳定性和可靠性。
综上所述，电机电磁兼容性设计是电机系统设计中非常重要的一个环节。
通过合理设计电机系统的地线、使用滤波器、合理设计线路等方法，可以有效地提高系统的电磁兼容性，确保系统在电磁环境中正确运行。
直流电机调速系统设计报告
直流电机调速系统设计报告学院：信息控制与工程学院班级：姓名：学号：时间：一设计任务设计并制作一套直流电机调速系统，主要包括两部分：主电路部分和以单片机为核心的控制电路部分。
设计要求、制作控制电路和主电路，实现如下功能：（1）通过码盘和光耦得到一系列脉冲，利用M 法、T 法或M/T法对这些脉冲在单片机中进行处理得到电机的转速，在液晶或数码管上进行显示；（2）DC/DC 电路能够正常工作，通过旋钮或键盘设定转速，并能够通过电力电子电路输出合适的电压，使电机的转速达到设定转速。
图1 系统总体框图二、 设计思路和设计过程在此次电路和软件的设计中，电机的转速的获得是通过光耦采集码盘和光耦脉冲传输到单片机的INT0管脚上进行中断，然后通过定时器T0产生1s的计时，计算在1s内脉冲的个数为X，由于电机上码盘上刻有23个孔，那么电机的转速为3X。
而转速的设定采用的是电位器，采集0-5V的电压，通过单片机上P1.0端口进行A/D转换产生00H-FFH。
PWM的产生是由P1.3口产生的，通过单片机的ＰＣＡ中的寄存器设定初始值，产生大约是４０ＫＨＺ的ＰＷＭ波。
通过驱动电路来改变电机的转速。
由于本次实习采用的是自主设计，需要同学们自己自行设计电路并编写程序，由于我之前并没有接触过这种设计，因此此次设计有很大的难度。
电源部分的设计由于之前都做过很多，这是很简单的，在当天下午我们基本上就完成了这部分。
至于单片机最下系统部分的电路和数码管显示的电路是参考老师给的关于ＳＴＣ１２Ｃ５Ａ１６ＡＤ型号单片机的技术资料上参考得到的。
驱动电路和主电路的设计是来源于网上的参考资料和从图书馆中借的书中，并与其他同学对照比较和在老师的帮助下完成的。
这部分花了比较长的时间完成。
由于课程设计之前我自己看过Ｃ语言编写单片机程序的书，再加上参考老师给的一些资料，所以完成起来不是特别难。
三、电路调试过程中遇到的问题１、由于在焊接数码管部分电路时，为了方便焊接就把数码管的管脚打乱了接，在程序设计过程中出现了几次修改才让数码管显示正常。
直流电机调速控制系统的设计
直流电机调速控制系统的设计首先，硬件设计是直流电机调速控制系统的基础。
设计者需要选择合适的电机驱动器，通常选择的是直流驱动器。
直流驱动器的选型要考虑到电机的额定功率、额定电流和额定电压等因素。
此外，还需要选择适合的控制电路，如电流反馈回路、速度反馈回路和位置反馈回路等。
其次，软件编程是直流电机调速控制系统的核心。
控制系统的编程部分需要涉及到控制算法的实现，通常采用PID控制算法。
PID控制算法是一种经典的控制算法，可以实现较好的调速性能。
在编程中，需要考虑到控制系统的响应速度、稳定性和抗干扰性等因素。
同时，还需要编写界面程序，实现与上位机的通信和数据传输等功能。
第三，传感器的选择也是直流电机调速控制系统的关键。
常见的传感器包括光电编码器、霍尔传感器和磁编码器等。
传感器的种类和参数选择要根据具体的应用需求确定。
例如，如果需要测量电机的转速，可以选择光电编码器；如果需要测量电机的位置，可以选择磁编码器。
最后，控制算法是直流电机调速控制系统的核心。
常用的控制算法包括开环控制和闭环控制。
开环控制是指通过事先设定的输入信号来控制电机转速，不考虑反馈信息。
闭环控制则是通过传感器测量的反馈信号来实时调节输入信号，以实现需要的转速。
对于直流电机调速控制系统的设计，可以按照以下步骤进行：1.确定应用需求，包括所需转速范围、转速精度要求等。
2.根据应用需求选择适合的电机、驱动器和传感器。
3.进行硬件设计，包括电路布局、传感器连接和驱动器安装等。
4.进行软件编程，包括控制算法的设计和实现、数据通信和界面设计等。
5.进行系统联调，包括对系统的各个组件进行测试和调试，确保系统工作正常。
6.进行性能测试，包括对系统的转速响应、稳定性和抗干扰性进行测试。
7.最后，进行系统的优化和调试，以达到最好的调速控制效果。
综上所述，直流电机调速控制系统的设计涉及到硬件选型、软件编程、传感器选择和控制算法等多个方面。
设计者需要综合考虑各个因素，根据实际应用需求进行系统设计，以实现最佳的调速控制效果。
直流电机调速方案设计
直流电机调速方案设计一、引言直流电机是一种常用的电机，在工业生产和日常生活中都有广泛的应用。
直流电机调速是将电机旋转的速率从低速调整到高速或从高速调整到低速的过程。
直流电机调速方案设计是在特定的应用场景下对直流电机进行调速的方案设计。
本文将介绍直流电机调速方案的设计过程和实现方法，以及在不同场景下的应用。
二、直流电机调速的原理直流电机的转速与直流电压成正比，即转速越高，直流电压也越高。
因此，为了实现直流电机的调速，可以通过控制直流电机的直流电压来达到控制直流电机转速的目的。
直流电机调速的基本原理为：通过改变电机绕组的电流和磁场的磁通量，来改变电机的输出扭矩和电机的转速。
三、直流电机调速方案的设计直流电机调速方案的设计需要根据具体的应用场景来制定。
下面将介绍一些常见的直流电机调速方案的设计方法。
1. 电阻调速这是一种基本的直流电机调速方法，通过在电动机电枢电路中串联外接电阻实现调速。
外接电阻的增加会降低电机电枢回路的电阻值，从而降低电机的旋转速度。
2. 变压器调速变压器调速是通过改变电机附近的变压器的电压来改变电机的转速。
当变压器的输出电压降低时，也会降低电机的转速。
3. 装有系数调速器的直流电机装有系数调速器的直流电机可以使用直接控制电机电压的方式来调速。
这种方法可以提供更精确的调速和较高的效率。
4. PWM调速PWM调速是通过改变电机驱动芯片的PWM脉冲宽度来改变电机的转速。
这种调速方法可以达到很高的精度，并且可以很好地控制电机的细节。
五、直流电机调速方案的应用下面将介绍几个常见的直流电机调速方案的应用场景。
1. 工业生产中的电机控制直流电机调速在工业生产中的应用非常广泛。
例如，机床设备、生产线和工程机械等都需要使用直流电机，并根据需要进行调速。
2. 机器人的动力源直流电机是机器人的常用动力源之一，直流电机调速可以精确地控制机器人的行动。
3. 电动工具的控制电动工具，例如电动钻、电动锤，需要根据需要自动调整转速以适应不同的材料和工作条件。
电动机的电磁兼容与电磁兼容性优化
电动机的电磁兼容与电磁兼容性优化电动机的电磁兼容（Electromagnetic Compatibility，简称EMC）问题一直以来都是制约电力系统稳定运行的重要因素之一。
电动机所产生的电磁干扰不仅会影响到其他电气设备的正常工作，还会对电力系统的整体性能和可靠性造成负面影响。
因此，如何提高电动机的电磁兼容性已成为当前电力系统研究的一个热门领域。
一、电动机电磁兼容性的问题在电动机运行过程中，由于电流的突变和电压的快速变化，会产生较大的电磁干扰。
这些干扰主要包括辐射干扰和传导干扰两种形式。
辐射干扰是指电动机在运行过程中产生的电磁波通过空气传输，对周围电气设备和通讯系统产生干扰。
传导干扰则是指电动机通过电力线、引线等传输路径，将干扰信号传导到其他设备中。
这些电磁干扰会导致其他电气设备的误操作、故障甚至损坏，严重时还会对通讯系统、无线电系统等产生干扰影响。
二、电磁兼容性优化的方法为了提高电动机的电磁兼容性，需要采取一系列的优化措施来降低电磁干扰的产生和传播。
1. 设计优化通过合理的电机设计，可以减少电磁干扰的产生。
在电机结构和线圈布局上，可以采用屏蔽措施来减弱辐射干扰和传导干扰。
同时，合理选择导线直径和绝缘材料等，也可以有效地降低传导干扰的产生。
2. 滤波器应用在电动机的供电线路上安装滤波器可以有效地减少传导干扰。
滤波器可以在特定频段上消除干扰信号，使其不影响其他设备的正常工作。
选择合适的滤波器类型和参数，可以实现对不同频率干扰的屏蔽作用。
3. 接地和屏蔽良好的接地和屏蔽设计也是提高电磁兼容性的关键。
通过良好的接地设计，可以有效降低电磁干扰的浮动电位，减少对其他设备的传导干扰。
同时，在电机的壳体和连接线路上采用屏蔽层，可以有效地防止辐射干扰的发生。
4. 控制策略优化电动机的控制策略也是影响电磁兼容性的一个重要因素。
合理选择控制方法和参数，可以降低电机运行时的电流和电压突变，减少产生干扰的可能性。
此外，采用软启动、软停止等控制策略，也能减少电机在启停过程中产生的较大冲击。
直流可调稳压电源的电磁兼容性设计与优化
直流可调稳压电源的电磁兼容性设计与优化直流可调稳压电源是现代电子设备中常用的电源供给方式之一。
然而，在实际应用中，电源产生的电磁干扰问题却经常令人头疼。
为了保证直流可调稳压电源的正常运行，满足电磁兼容性要求，需要进行电磁兼容性设计和优化。
本文将从电源的布局、滤波和屏蔽等方面进行探讨，以期给出一些实用的方法和建议。
1. 电源布局的优化电源布局的合理性对于保证电磁兼容性至关重要。
首先，应该将输入功率线和输出负载线远离敏感器件和高频部分，以减少传导干扰。
其次，电源部件与敏感元件之间的距离应尽量保持大，同时也要谨慎选择元件的布局，避免相互之间的干扰。
最后，在布局上要注意地面和地线的设计，保证良好的接地，以减少共模电流和辐射干扰。
2. 滤波电路的设计与优化滤波电路的设计是保证电源输出稳定的关键。
在直流可调稳压电源中，应用LC滤波器可以有效削弱干扰信号的传导。
对于输入端的滤波，应选择合适的电感和电容，并考虑到输入功率和传导敏感管脚的电感等参数。
对于输出端的滤波，应确保尽量低的输出电容的ESR（等效串联电阻），同时减小线路的阻抗，提高电源的动态响应。
3. 屏蔽设计与优化屏蔽设计是减小电磁辐射干扰的重要手段。
合理的屏蔽结构和材料选择可以降低电源的电磁辐射水平。
在设计屏蔽时，首先应根据电源的频率范围选择合适的屏蔽材料，如金属、石墨等。
其次，要注意屏蔽和接地的一致性，避免产生接地回流。
此外，还可以采用局部屏蔽的设计，将敏感元器件包围在屏蔽壳中，以减小干扰源对其产生的干扰。
4. 其他电磁兼容性优化措施除了上述的设计优化，还可以采取一些其他的措施来提高电磁兼容性。
例如，在电源输出线上添加衰减器、过滤器等器件，以进一步滤除高频干扰信号。
另外，在电源设计中要考虑到设备的接地和可用电容的选择，以降低共模干扰。
同时，还要注意电源模块的温度控制，避免产生热引起的干扰和故障。
综上所述，直流可调稳压电源的电磁兼容性设计与优化是确保电源正常工作和减少电磁干扰的关键。
直流变频器的电磁兼容问题解决方案研究
直流变频器的电磁兼容问题解决方案研究随着现代工业技术的发展，电机控制领域已经逐渐从传统的交流电源向直流变频器方向转变。
但是，在应用直流变频器时，电磁兼容问题却成为了一个比较突出的难点。
这不仅影响到设备的正常运转，还可能会对周围的其他电器设备造成干扰甚至损坏。
因此，如何解决直流变频器的电磁兼容问题，已经成为工作中的重要课题。
本文将从原因分析、解决方案等角度对直流变频器的电磁兼容问题进行探讨。
一、电磁兼容问题产生原因直流变频的异步电机调速控制中，电源噪声和形状控制器等因素引起的干扰噪声，会以电磁波的形式向外辐射。
具体来说有以下几个方面：1.电源噪声。
直流变频器电源中的滤波器电容和接地电感等因素，可能会引起干扰噪声，并造成功率输出时的电源谐振。
2.传递到电机上的高频噪声。
在直流变频器工作时，在变频器出口电机绕组上，会存在着施加了 PWM 方式所形成的高频噪声。
这些噪声波动可能会传递到绕组上与周围环境之间的耦合，导致电机产生噪声。
3.信号波形噪声。
直流变频控制器在执行速度控制时，受到标准控制器的运算能力、A/D 转换器等内部因素的影响，可能会产生控制信号的谐振，从而在传输过程中造成噪声波动。
二、直流变频器的电磁兼容问题解决方案1.设计开发的前期预防措施。
在直流变频器的设计开发初期，可以在设计时就考虑到兼容性问题，采取一些前期预防措施。
为防止电器内部线路不慎变成发射天线导致干扰，应使用抑制电磁波辐射的设计技术。
在电路总线上设置串联电感等抑制器件，以减小噪声的放大幅度和电流幅度。
2.端口/shielding 布线。
为解决噪声波动造成的干扰问题，可以使用搭载问题的解决机制进行搭载。
例如，即使功率和控制线路被钳制在一起，其电磁波辐射的能力也会被降低。
在绕组线束中加入或提供电磁屏蔽材料等，以提高阻挡噪声的能力。
3.输入/输出结构选择。
根据特定的应用场景，可以采用基本的共平面布线或栅极隔离技术等结构类型。
共平面布线结构可以这样理解：在直流输入到直流变频器的时候，可以将输入电流的归零点与原来不同的母线连接上。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
微电机2009年第42卷第11期中图分类号:T M381 文献标志码:A 文章编号:100126848(2009)1120064203直流电机调速系统电磁兼容设计李 燕,姚竹亭(中北大学,太原 030051)摘 要:分析了基于C W 1525A 芯片的直流电机调速系统中产生的电磁干扰;讨论了PCB 的电磁兼容设计,即电路的合理选择和布置、妥善安排地线、正确应用屏蔽和合理利用滤波技术等,特别是全过程都应重视电磁兼容设计,以保证调速系统的电气性能和可靠性。
关键词:直流电动机;电磁干扰;电磁兼容;设计Electromagnetic Com pa tib ility D esign of DC M otor Con trol System of C W 1525AL I Yan,Y AO Zhu 2ting(The North University of China,Taiyuan 030051,China )Abstract:C W 1525A which bel ongs t o series integrated P WM contr oller uses for driving N -channel VMOSFET or NP N bi polar transist or .This paper reported the studies on the electr omagnetic interferenceof DC mot or contr ol syste m.The experience of designing electr omagnetic compatibility of PCB was de 2scribed .Then,it summaried key points:p r operly arranging circuits,p r operly arranging gr oundinglines,correctly fixing the shield,reas onably using filer .Finally,it pointed out that electr omagneticcompatibility design t o the end,s o as t o ensure the perf or mance and reliability of the syste m.Key W ords:DC mot or;Electr omagnetic interferrence;Electr omagnetic compatibility;Design 收稿日期:20082102290 引 言C W 1525A 系列P WM 集成控制器适用于驱动N沟道VMOSFET 或NP N 双极型晶体管,属于电压型控制器。
芯片有16个引脚,由基准电压源、振荡器、误差放大器、P WM 比较器及锁存器、触发器、欠压锁定、输出级、软启动及关闭电路等组成。
电磁兼容是直流电机调速系统中的重要指标。
系统中由于功率电路主开关器件的快速导通和关断,导致功率电路电流变化率(d i /d t )和电压变化率(d u /d t )较大,而同时系统中芯片本身有振荡频率,它们在布线电感上产生很大的尖峰电压,叠加在开关器件两端,严重威胁开关器件的安全;另外,由于分布电感和分布电容的耦合作用,它们又会耦合到系统控制电路逻辑器件的输入端,造成控制电路误动作,使系统工作异常[1]。
因此,直流电机控制系统对电磁兼容设计要求较高,其电磁兼容设计应与系统设计同步进行,从方案论证阶段开始,直至设计定型,都应采取电磁兼容设计措施。
1 直流电机调速系统基本组成直流电机调中系统框图如图1所示。
图1 控制系统框图直流电机驱动系统由整流滤波电路、控制电路、驱动电路、电流检测电路、电动机等部分组成。
其中控制电路是由C W 1525A 芯片及周围电路组成。
芯片的输出级采用了图腾柱结构。
这是该系列P WM 集成控制器的最大优点之一。
两晶体管组成图腾柱结构,输出既可向负载提供电流(拉电流),又可吸收负载电流(灌电流)。
这对功率开关管VT 关断有利。
2 系统电磁干扰PCB 板是系统的最基本部件,也是绝大部分电子元器件的载体。
一个好的PCB 板可以解决大・46・直流电机调速系统电磁兼容设计 李 燕,等部分的电磁骚扰问题。
在接口电路排版时适当增加瞬态抑制器件和滤波电路就能同时解决大部分抗扰度和骚扰问题[3]。
系统主要的电磁干扰也来自PCB 板。
主要干扰在以下的电路中:电源电路、芯片及周围电路、驱动电路、电动机工作电路。
a )印制板上的电源电线由于给板上的数字逻辑器件供电,线路中存在着瞬态变化的供电电流,因此将向空间辐射电磁骚扰。
由于电源线电流较大,同时也有传导电磁骚扰,供电线路电感又将引起共阻抗耦合干扰,同时会影响集成片的响应速度和引起供电电压的振荡。
b )芯片及周围电路主要由于芯片内部含有振荡器,产生振荡频率,同时产生电磁干扰。
振荡器(OSC )由一个回差比较器、一个横流源及电容充放电电路组成。
其外部连接如图2所示。
在5脚即C t 上产生锯齿波电压,如图3所示。
锯齿波峰点和谷点电平分别为U H =313V ,U L =019V 。
内部一恒流源给电容C t 充电。
恒流源对C t 的充电电流值由R t 的阻值决定。
锯齿波的上升对C t 充电,充电时间t 1取决于R t C t ;锯齿波的下降边对应于C t 经R d 放电,放电时间t 2取决于R d C t 。
锯齿波频率按下式计算:f =1t 1+t 2=1C t (017R t +3R d )锯齿波震荡频率主要由外接电容C t 和电阻R t 决定[2]。
c )芯片的两路输出分别驱动两只VMOS 场效应管。
由于晶体管存在关断时间,C W 1525A 每组输出级的上下晶体管在状态转换过程中会出现重叠导通,在重叠导通处产生一个电流尖峰,其持续时间一般不超过100ns 。
大脉冲电流的切换引起的干扰,其d i /d t 很大,不仅影响驱动电路,而且还会通过电源和地进入控制电路;再就是驱动回路产生差模电流辐射;驱动电路中的变压器也是一个重要的干扰源。
d )电动机起动、制动时,在负载突变处产生瞬变电压,其振幅会高于电源电压,而且前沿陡峭,频带很宽,经由直流电源进入控制电路。
电动机的工作回路也产生差模电流辐射,同时电动机也是一个很重要的干扰源。
直流电机控制系统中主要的干扰途径有:①传导耦合。
通过电源线、地线、信号线将干扰引入敏感单元;②公共阻抗耦合。
传递信号需要一个公共基准点即点位参考点,这就形成了公共阻抗;流入公共阻抗的电流便将干扰耦合到其他电路中,不良的接地方式时会引起公共阻抗耦合;③辐射耦合。
载荷导线或元器件辐射电磁场,因而元器件与元器件之间、导线与导线之间、导线与元器件之间会通过分布电容或互感产生感应电压;④线间感应耦合。
若线间距离较小,信号大时会产生线间耦合。
3 直流电机控制系统电磁兼容设计设计系统时,应在初步设计阶段进行电磁兼容性分析,选用不易产生干扰及对干扰不敏感的元器件和电路,同时对元器件和电路进行合理布置,以减小相互影响,并便于采取防护措施。
印制板上的元器件可按电原理图的顺序排列,使各部分功能明确,并力求元器件安排紧凑。
a )合理布置电源线。
一般采用滤波去耦电容和减小供电线路特性阻抗的方法来抑制电源线中存在的骚扰。
多层板的供电有专用的电源层和地线层,面积大,间距小,特性阻抗可小于1Ω。
适当加粗电源线,印制电路板上的供电线路应加滤波器和去耦电容。
对电源线上辐射发射比较强的电路要屏蔽。
b )尽量减小信号环路的面积。
减小信号环路的面积,是为了减小环路的差模电流辐射。
环路辐射与电流强度和环路面积成正比。
在电流强度确定的情况下,为了减小环路辐射,只有设法减小环路面积。
信号环路不应重叠,这对于高速度、大电流的信号环路尤为重要。
实际上减小面积比缩短信号线长度更有效。
在单层和双层板上信号线及其回流线应紧贴在一起布置,最好是每条信号线都有自己的回流线,否则容易产生信号环路的重叠。
在多层板中信号线不要跨越地层上的隔缝,其目的都是为了减小信号环路面积[3]。
在这个系统中,要尽量减小驱动回路即VMOS 晶体管所在的回路,还要尽量减小电动机工作的回路。
c )合理设置退耦电容。
设计印制线路板时,每个集成电路的电源与地之间都要加一个去耦电容。
去耦电容有两个作用:一方面是本集成电路的蓄能电容,提供和吸收该集成电路开门关门瞬・56・微电机2009年第42卷第11期间的充放电能;另一方面去除掉该器件的高频噪声。
去耦电容值的选取并不严格,可按C=1/f计算,即10MHz取011μF。
电源输入端跨接10μF ～100μF的电解电容器,如有可能,接100μF以上的更好。
每个集成电路芯片都应布置一个0101 pF的瓷片电容;对于抗噪能力弱、关断时电源变化大的器件,应在芯片的电源线和地线之间直接接入退耦电容;电容引线不能太长,尤其是高频旁路电容不能有引线[4]。
d)用多层板代替单面板或双面板。
这是电磁兼容设计很重要一个措施。
多层印制电路板时由预浸环氧玻璃布把3层以上的分离导电图形粘结层压而成。
电源和回路总线是由非浸蚀铜箔板构成。
这样,电源分配系统组成大的平面,具有极低分布源阻抗。
因此,多层板比单面板和双面板更能避免共阻抗耦合,并提供屏蔽(取决于布局),使多电平电压分配得到改善。
这个系统所用的印制板将采用4层板。
e)屏蔽正确应用。
对线路板上的强辐射电路或高度敏感电路需要采取局部屏蔽。
线路板局部屏蔽能否成功的一个关键因素是屏蔽界面的选择是否合理。
因此选择屏蔽界面主要原则有:第一穿过屏蔽界面的导线数量最少。
第二所有穿过屏蔽界面的导线都需要滤波。
线路板上的导线滤波可以采用贴片电容,安装在导线闯过屏蔽体的界面上,如果为了防止屏蔽盒内的干扰出来,滤波电容安装在内侧,如果为了防止外界干扰进到盒子里面,滤波电容安装在盒子的外侧。
三段贴片电容式最适合这种应用的器件。
f)接地技术。
接地技术既应用于多层PCB,也应用于单层PCB。
接地技术的目标是最小化接地阻抗,以此减少从电路返回到电源之间的接地回路的电势。
保护环是一种可以将充满噪声的环境(比如射频电流)隔离在环外的接地技术,这是因为在通常的操作中没有电流流过保护环。
PCB电容在多层板上,由分离电源面和地面的绝缘薄层产生了PCB电容。
PCB电容的一个优点是它具有非常高的频率响应和均匀地分布在整个面或整条线上的低串连电感。
它等效于一个均匀分布在整个板上的去耦电容。
多层PCB中的接地面和电源面在多层PCB中,推荐把电源面和接地面尽可能近的放置在相邻的层中,以便在整个板上产生一个大的PCB电容。