07-1可靠性与电磁兼容性.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 隔离与屏蔽技术 (3). 电磁场屏蔽 采用低电阻材料、减小平行于导体电流的网孔大小则有利于屏蔽效果。 高频电磁场用金属层或金属编织网，利用高频电磁场中的金属会产生涡流，来消耗空透金属的电磁场能量。 低频电磁场得用高导磁率的铁、玻莫合金或铁氧体材料来进行屏蔽。 为了抑制电磁场对信号线的干扰，应避免使用平行电缆，而是应采用同轴电缆或双绞线，在控制系统中，信号传输更多地是采用双绞线。 提纲 可靠性 电磁兼容性 3 1 3 2 3 3 噪声的分类和耦合方式 3 4 可靠性设计 3 5 隔离与屏蔽技术 3 6 电源干扰的抑制与接地技术 3 7 Watchdog技术 3 8 数字滤波技术 电源干扰的抑制与接地技术 1. 电源干扰的抑制 根据许多工程统计分析和经验可知，工业控制系统中大部分的干扰来源于电源的干扰，因此，抑制电源干扰是控制系统的最基本要求。 (1). 电源干扰的来源 切换感性负载产生的瞬变噪声干扰 电力线从空间引入的场型干扰 由启动大功率设备引起的瞬时电压下降的干扰 由晶闸管等设备引起电源波形畸变而产生的高次谐波干扰 电源干扰的抑制与接地技术 (2). 电源干扰的耦合途径 直接通过电源导线的耦合 经交流变压器产生的电磁耦合 由分布电容产生的电容耦合 由电源内阻产生的公共电阻耦合 电源干扰的抑制与接地技术 (3). 电源干扰的基本抑制方法 使用电源滤波器 使用交流净化电源 采用电源去耦电路 采用电源变压器屏蔽措施 使用在线式UPS不间断电源 采用各单元电路分开方式供电 对不同类型用电设备（动力用电、照明用电、控制设备用电、信号处理用电等）采用分类供电方式 电源干扰的抑制与接地技术 2. 接地技术 电气设备中的接地有三类 安全接地：设备金属外壳与地球大地相连，以保证设备和人身安全。 信号接地：信号回路与基准导体相连，基准导体又称参考零电位、系统地，这种接地的目的是提供稳定的参考基准电位，同时也对抗干扰有重要影响。 屏蔽接地 ：为电缆、变压器等屏蔽层提供接地，以抑制电场、磁场的干扰。 电子设备的接地方式有三种 浮地方式： 直接接地方式： 电容方式 ： 电源干扰的抑制与接地技术 浮地方式 将信号接地与大地隔离，使其处于悬浮状态。 浮地方式的特点是对地的电阻较大，对地分布电容很小，因此由共模干扰引起的干扰电流很小。 但当设备附近有高压时，由电场耦合引起的静电感应会影响人身安全。 电源干扰的抑制与接地技术 直接接地方式 将信号接地与大地相连，当设备体积较大时，采用直接接地方式可使系统的基准电位不易受静电干扰，但易受共模干扰。 电容方式 将信号接地与大地之间用电容相连。电容方式可抑制高频干扰通过分布电容对系统造成的影响。电容方式主要工作在信号地与大地之间存在直流或低频电位差的情况，所用的电容应具有良好的高频特性和耐压性能，容量一般可选2.2～10μF。 电源干扰的抑制与接地技术 机壳与安全接地相连常采用一点接地形式，屏蔽接地与安全接地相连也常采用一点接地形式 信号接地形式有一点接地和多点接地。 在一点接地形式中应使用并联一点接地，因为串联的一点接地易引起各单元电路接地电位的差异，造成相互干扰。 对高频信号处理单元为避免过长的连线，可采用多点接地形式，即各电路以最短的距离分别接到就近的低阻抗接地排上。 电源干扰的抑制与接地技术 提纲 可靠性 电磁兼容性 3 1 3 2 3 3 噪声的分类和耦合方式 3 4 可靠性设计 3 5 隔离与屏蔽技术 3 6 电源干扰的抑制与接地技术 3 7 Watchdog技术 3 8 数字滤波技术 Watchdog技术 CPU受到干扰时，会使程序执行混乱，甚至使程序进入“死循环”。通常采用Watchdog技术（即程序监视技术），使程序脱离“死循环”。Watchdog常需要硬件与软件的配合。 一种方法是采用单片机内的一个定时器单元接收内部时钟提供的稳定脉冲，当定时器溢出时提出中断请求，对应的中断服务程序使CPU回到初始化程序的第一行，从而实现强制性“软复位”。 一种方法是采用专门的Watchdog芯片，使得每隔一定的时间会自动地发出复位信号到CPU，只有在主程序中定时地访问Watchdog芯片，才可撤消复位信号的出现，一旦CPU受到干扰而失控，无法定时地访问Watchdog芯片，则在规定时间内Watchdog芯片将会强制CPU复位，从而脱离“死循环”。 印制板的抗干扰措施 1. 电源和去耦电容 由于负载电流大，电源线和地线要加粗，走线尽量短。 由于开关噪声严重，要在电源入口处，以及每片存储芯片的Vcc