电源的干扰及其抑制技术.ppt

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1、4单片机测控系统的抗干扰技术4.1电源的干扰及其抑制技术供电系统的抗干扰：大功率设备；大感性负载;电网电压大幅度浪涌与下陷(过压、欠压和短时间的尖峰电压).稳压电源的抗干扰:直流电源(变压、整流、滤波、稳压)开关电源的抗干扰:一、供电系统干扰与抑制供电系统干扰主要种类：①电源线中的高频干扰供电电力线相当于一个接受天线，能把雷电、电弧、广播电台等辐射的高频干扰信号通过电源变压器初级耦合到次级，形成对单片机系统的干扰；②感性负载产生的瞬变噪音切断大容量感性负载时，能产生很大的电流和电压变化率，从而形成瞬变噪音干扰，成为电磁干扰的主要形式。③晶闸管通断时的干扰晶闸管通断时的电

2、流变化率很大，使得晶闸管在导通瞬间流过一个具有高次谐波的大电流，在电源阻抗上产生很大的压降，从而使电网电压出现缺口，这种畸变了的电压波形含有高次谐波，可以向空间辐射或通过传导耦合，干扰其它设备。单片机系统的抗干扰供电配置供电系统抗干扰措施：1）采用交流稳压器交流稳压器用来保证供电的稳定性，防止电源系统的过电压与欠电压，有利于提高整个系统的可靠性。2）采用隔离变压器考虑到高频噪声通过变压器主要不是靠初、次级线圈的互感耦合，而是由初、次级间寄生电容耦合造成的。因此，隔离变压器的初级和次级之间均用屏蔽层隔离，减少其分布电容，以提高抗共模干扰的能力隔离变压器一般变压器原、副绕组之间

3、虽也有隔离电路的作用，但在频率较高的情况下，两绕组之间的电容仍会使两侧电路之间出现静电干扰。为避免这种干扰，隔离变压器的原、副绕组一般分置于不同的芯柱上，以减小两者之间的电容；也有采用原、副绕组同芯放置的，但在绕组之间加置静电屏蔽，以获得高的抗干扰特性。静电屏蔽就是在原、副绕组之间设置一片不闭合的铜片或非磁性导电纸，称为屏蔽层。铜片或非磁性导电纸用导线连接于外壳。有时为了取得更好的屏蔽效果，在整个变压器，还罩一个屏蔽外壳。对绕组的引出线端子也加屏蔽，以防止其他外来的电磁干扰。这样可使原、副绕组之间主要只剩磁的耦合，而其间的等值分布电容可小于0.01pF，从而大大减小原、副绕组间

4、的电容电流，有效地抑制来自电源以及其他电路的各种干扰。3）采用分散独立功能块供电在每块系统功能模块上用三端稳压集成块(如7805、7905、7812、7912等)组成稳压电源。每个功能块单独对电压过载进行保护，不会因某块稳压电源故障而使整个系统破坏。4）采用低通滤波器由谐波频谱分析可知，电源系统的干扰源大部分是高次谐波，因此采用低通滤波器滤去高次谐波，以改善电源波形。在低压下，当滤波电路载有大电流时，宜采用小电感和大电容构成滤波网络；当滤波电路处于高电压下工作时，则应采用小电容和允许的最大电感构成的滤波网络。5）尽量提高接口器件的电源电压，提高接口的抗干扰能力。例如用光耦合

5、器输出端驱动直流继电器，选用直流24V继电器比6V继电器效果好。二、稳压电源的抗干扰(1)采用低通滤波器(2)减小电源的输出阻抗，采用高质量的稳压电源。(3)隔离变压器接入电网,(4)应用系统的供电线路和产生干扰的用电设设备分开供电。(5)整流组件上并接滤波电容。滤波电容选用1000pF~0.01μF的瓷片电容,接法参见图。(6)集成电路块的VCC加旁路电容集成电路的开关高速动作时会产生噪声，因此无论电源装置提供的电压多么稳定，VCC和GND端也会产生噪声。为了降低集成电路的开关噪声，在印制线路板上的每一块IC上都接入高频特性好的旁路电容，将开关电流经过的线路局限在板内一个极小

6、的范围内。旁路电容可用0.01～0.1μF的陶瓷电容器，旁路电容器的引线要短而且紧靠需要旁路的集成器件的VCC或GND端，否则会毫无意义。三、开关电源的抗干扰1、开关电源噪声产生的机理：来源于两部分：（1）来自外部干扰源的噪声（2）来自开关电源本省内部电路的噪声外部干扰源为电网工业设备和无线电发射引起的噪声；开关电源本身的噪声干扰可分为尖峰脉冲干扰和谐波干扰两种，直流开关电源是一种脉宽调制型电源，由于脉冲频率高达20kHZ，所以甩掉了传统的工频变压器，具有体积小、重量轻、效率高（＞70％）、电网电压范围大[（－20％～10％）×220V]、电网电压变化时不会输出过电压或欠电压、

7、输出电压保持时间长等优点。开关电源初、次级之间具有较好的隔离，对于交流电网上的高频脉冲干扰有较强的隔离能力。现在已有许多直流开关电源产品，一般都有几个独立的电源，如±5V，±12V，±24V等。2、开关管工作时产生的谐波干扰功率开关管在导通时流过较大的脉冲电流。例如桥式变换器的输入电流波形在阻性负载时近似为矩形波，其中含有丰富的高次谐波分量。当采用零电流、零电压开关时，这种谐波干扰将会很小。另外，功率开关管在截止期间，高频变压器绕组漏感引起的电流突变，也会产生尖峰干扰。3、二极管的反向恢复时