設計家用電器電路控制板時的EMC解決方法

2020-12-01 電子產品世界

　　家電控制板的小體積，低成本決定了在線路中不會使用高成本的材料來解決其電磁幹擾問題。家電控制板的幹擾主要來自三大方面：一是控制板本身產生的幹擾，二是來自負載的幹擾，三是來自線路上的幹擾。解決這些幹擾可以分別採用不同的方案來達成。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/83215.htm

　　控制板自身的幹擾

　　1 控制板本身產生的幹擾

　　家電控制板中常用的繼電器、可控矽以及高頻時鐘等，都可能成為小家電控制板的自身幹擾源。對於以上幹擾，可以從以下方面入手來解決：

　　● 在繼電器線圈增加續流二極體，消除斷開線圈時產生的反電動勢幹擾。
　　● 在繼電器接點兩端並接火花抑制電路(一般是RC串聯電路，電阻一般選幾千歐到幾十千歐，電容選0.01μF，以減小電火花影響)。
　　● 在電路板上每個IC上並接一個0.01～0.1μF高頻電容，以減小IC對電源的影響。但應注意高頻電容的布線，連線應靠近電源端並儘量粗短，否則，等於增大了電容的等效串聯電阻，而這會影響濾波效果。
　　● 布線時應避免90°折線，並儘量減少高頻噪聲發射。
　　● 在可控矽兩端並接RC抑制電路，減小可控矽產生的噪聲(該噪聲嚴重時可能會把可控矽擊穿)。
　　● 注意晶振布線。晶振與晶片引腳應儘量靠近，並用地線把時鐘區隔離起來，晶振外殼要接地並固定。最好在能使用低速晶振的場合儘可能選用低速晶振。
　　● 對電路板合理分區(如強、弱信號，數字、模擬信號)。儘可能把幹擾源(如電機、繼電器)與敏感元件(如單片機)遠離。
　　● 交流端用電感電容濾波：去掉高頻低頻幹擾脈衝，VCC和GND之間接電解電容及瓷片電容，以去掉高、低頻幹擾信號。

　　2 控制板本身的傳導幹擾

　　為了防止控制板電路產生的傳導幹擾，可在電路的進入口(即AC兩端)並接上一個電容C，圖1所示是一個簡單的電容抗擾電路連接圖。圖中的電容屬於安全電容，但必須在該電容的兩端並聯一個安全電阻，以防止電源線拔插時電源線插頭長時間帶電。因為安全標準規定，當正在工作之中的機器電源線被拔掉時，在兩秒鐘內，電源線插頭兩端所帶的電壓(或對地電位)應小於原來電壓的30％。

       

　　                             圖1 電容抗擾電路

　　該電容必須經過安全檢測部門認證過後才能使用。電容的耐壓一般都標有安全認證標誌和AC250V或AC275V字樣，但其真正的直流耐壓應達到2 000 V以上。而且在使用的時候，不要隨便用AC250V或DC400V之類的電容來代用。

　　抗擾電容一般都選用紋波電流比較大的聚脂薄膜安全電容，這種電容體積一般都很大，允許瞬間充放電的電流也很大，即內阻比較小。而普通電容紋波電流的指標一般都很小，動態內阻較大，因此，用普通電容代替安全電容，除了耐壓條件不能滿足以外，一般紋波電流指標也難以滿足要求。

　　實際上，光靠用安全電容就想把傳導幹擾信號完全濾除是不可能的。因為幹擾信號的頻譜非常寬，基本覆蓋了幾十千赫到幾百兆赫甚至上千兆赫的頻率範圍。一般對低端幹擾信號，其濾除需要很大容量的濾波電容，但受到安全條件的限制，電容的容量不能太大；而對高端幹擾信號的濾除，大容量電容的濾波性能又極差，特別是聚脂薄膜電容的高頻性能一般都比較差，並且聚脂薄膜介質的高頻響應特性與陶瓷或雲母相比相差很遠，此外，一般聚脂薄膜介質都具有吸附效應，會降低電容器的工作頻率。聚脂薄膜電容工作頻率範圍大約在1MHz，超過1MHz時其阻抗將顯著增加。因此，抑制電子控制板本身產生的傳導幹擾除了選用這種電容進行濾波以外，一般還要同時選用多個電感濾波器一起組合來對幹擾進行濾波。電感濾波器屬於低通濾波器，但電感濾波器也有很多種類和無數種規格(如差模、共模以及高頻、低頻)等，每種電感主要都是針對某一小段頻率的幹擾信號而起濾除作用，而對其他頻率的幹擾信號作用不大。電感量很大的電感，其線圈匝數很多，分布電容也很大，高頻信號會通過分布電容旁路掉，另外，導磁率很高的磁芯，其工作頻率也不高。目前，國內大量使用的電感濾波器磁芯的工作頻率大多數都在75MHz以下，對於工作頻率要求比較高的場合，必須選用高頻環形磁芯（高頻環形磁芯導磁率一般都不高，但其漏感特別小）。

　　負載幹擾

　　家電中的負載包括線性負載(如熱水器)和非線性負載(豆漿機，絞肉機等)。非線性負載是一種頻譜極寬的幹擾源，其抑制方法主要有兩種：一是從非線性負載(如電機)本身入手；由於不恰當的操作、接觸器的接觸不良、炭刷不乾淨等原因，都會產生數倍於正常運轉時的幹擾情況，為了減少幹擾，應當保證接觸器的接觸可靠、開關動作的正常和觸頭的壓力，還要保持炭刷和換向器的乾淨，保證炭刷本身的質量和換向器的光潔度；同時保證炭刷對換向器有適當的壓力；最後還要使機座的固定可靠，避免機械運轉時引起的運轉不穩。 其二則是採用必要的電氣濾波方式，其電路連接如圖2所示。

       

　　                            圖2 負載的電器濾波電路

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