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驱动单元设计中的电磁兼容问题

导读: 电磁干扰可以通过时域和频域进行表示,大部分干扰信号都是时变的,为讨论和分析方便,都采用频域分析方法为宜。典型的信号表示方式有正弦、非正弦、周期性、非周期性和脉冲等,它们都是通过空间辐射和通过导线传导的。

1 引言

  驱动单元作为大功率模块,其中的放大电路、开关电路和逆变电路等主电路可能对电磁环境存在干扰,为此,在设计驱动模块时,必须考虑电磁兼容性问题,避免驱动单元对外界的干扰。

2 电磁兼容基本原理

  电磁兼容性指电器及电子设备在共同的电磁环境中能执行各自功能的共存状态,均能正常工作互不干扰,达到兼容状态[3]。

  电磁干扰可以通过时域和频域进行表示,大部分干扰信号都是时变的,为讨论和分析方便,都采用频域分析方法为宜。典型的信号表示方式有正弦、非正弦、周期性、非周期性和脉冲等,它们都是通过空间辐射和通过导线传导的。工程中对非周期信号和脉冲信号运用较多,将干扰信号用f(t)表示,非周期性信号傅立叶积分为,同样也可以对脉冲信号进行傅立叶变换,得出频谱图。

  电磁干扰是通过电场和磁场进行传播的,因此,其基本单位也可以用电场和磁场的单位来表示,工程上普遍采用分贝来对电磁干扰进行量测,即db。

3 电磁兼容具体实施

  在驱动单元外壳选取时,应综合性价比考虑屏蔽效果较好的材料。在驱动单元的的设计中,中间点钳位型pwm逆变电路作为主工作电路,在功率器件开关时,电路会产生谐波电流,同时高频成分会向空间辐射。pwm逆变工作电路如图1。

  为此,在元器件选择、电路板设计和接口设计等各个环节就应充分考虑电磁兼容性,使驱动模块工作在正常状态而不影响其他设备。

  3.1 元器件的emc考虑

  为达到电磁兼容而使用的元件通常是采用减少并联通路阻抗的方法来减小噪声电压或增加电流通路阻抗来减小噪声电流[1]。

  所有元件及互连线都会产生谐振现象,因此在元件选择上,要充分保证线路的低阻抗配电。串联谐振电路的输入阻抗很低,但是根据电路不同的q值,输出电压可能大大高于输入电压,由于大电流高电压的出现,串联谐振非常容易产生高电平的辐射或传到发射;并联谐振会形成一个高的线路阻抗,也会产生高电流。

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