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          基于單片機的智能型剩余電流保護器的EMC設計

          作者: 時間:2013-10-08 來源:網(wǎng)絡 收藏

            本系統(tǒng)利用“采樣監(jiān)測”法對電源上的高頻干擾進行監(jiān)測,給出相應的標志,由軟件程序進行相應的處理,避免保護器誤動作。詳細原理如下:

            為保證剩余電流測量的實時性,該保護器采用數(shù)字采樣法測量剩余電流,將剩余電流信號轉(zhuǎn)換為圖4所示的波形,送給P87LPC767內(nèi)部的A/D進行采樣測量。

            

            圖4:剩余電流采樣波形

            數(shù)字采樣方法具有數(shù)字濾波效果,對信號的通道干擾有抑制作用。設定每個周期采樣100個點,由定時器T0產(chǎn)生采樣時間間隔。將系統(tǒng)某相進線電源(如A相) 信號經(jīng)過降壓、整形電路如圖5所示,轉(zhuǎn)換為方波信號。作為中斷0的觸發(fā)信號,在正常情況下電源信號的頻率為50Hz左右,在兩次中斷期間,對剩余電流的采樣次數(shù)為100次。

            當電源有高頻干擾信號時,轉(zhuǎn)換的方波信號也同步受到干擾,頻率也疊加有高頻脈沖,將對中斷產(chǎn)生影響,兩次中斷觸發(fā)的時間縮短,則兩次中斷期間對剩余電流的采樣次數(shù)也將小于100次。利用中斷對剩余電流采樣過程的監(jiān)測,可以判斷出系統(tǒng)是否受到高頻干擾,采取相應的軟件處理可以避免保護器的誤動作。

            

            圖5:A相電源降壓、整形電路

            系統(tǒng)主程序通過對bgrc1進行判斷,如果有效進行干擾軟件處理,無效則采用測量過程沒有受到電源的高頻干擾,進行正常的計算處理。

            4 其他抗干擾措施

            斷路或雷電瞬變過壓引起的單極性浪涌,也是保護器電磁兼容設計的重點。在電源線的火線和零線間加入氧化鋅壓敏電阻,當加在壓敏電阻兩端的電壓低于標稱電壓時,其電阻幾乎無窮大,稍超過額定值后,電阻值便急劇下降,反應時間為ns級。壓敏電阻可以使浪涌干擾大幅衰減,減小對其他電路的影響。

            在設計剩余PCB板時,綜合考慮各種可能影響保護器性能的因素,提高PCB對干擾的抑制能力。強電電路集中線路板邊緣一端,并與弱電部分保持適當距離。模擬信號處理電路和數(shù)字處理電路分離,由于采用單片機內(nèi)部的A/D,兩者不能做到完全分離,布線時使模擬地和數(shù)字地只在一點共地。系統(tǒng)電源線和地線加粗,空白的地方覆銅,采用網(wǎng)狀結(jié)構,作為數(shù)字地的一部分,減小模擬信號對數(shù)字處理電路的干擾。單片機系統(tǒng)時鐘電路盡可能靠近芯片引腳,并與其他器件和PCB走線保持適當空間,減少高頻輻射對系統(tǒng)的影響。

            5 結(jié)束

            由于采取的硬件、軟件措施正確有效,該保護器順利通過了產(chǎn)品型式試驗,取得3C認證,運行可靠,沒有出現(xiàn)誤動作。采用單片機的中斷,監(jiān)測系統(tǒng)的電源干擾,繼而監(jiān)測交流信號的采樣過程。實踐證明,通過軟件和硬件的配合,是消除交流采樣系統(tǒng)高頻干擾的有效方法。

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