船用电源控制模拟器的抗干扰性能设计汇总.doc

前 言 电源模块相当于一个系统的心脏，嵌入式系统相当于大脑。因此电源模块的稳定是船上系统稳定的前提，对系统的稳定运行和船体机器的正常运转起到了决定性的作用。 如何高效的屏蔽或者降低干扰一直以来都是研究中的重点，研究方法和研究结果对系统运行的精确性要求提供了重要的技术和理论支持，促进了系统设计抗干扰的发展。 船用电源控制模块功能是对船用内燃机控制系统的供电进行控制，内燃机控制系统包括功率控制系统、功率测量系统、保护装置系统，船用电源控制模块对以上系统的供电进行控制。 船用电源控制模拟器有两部分组成，第一部分是船用电源控制模块，在这一模块下包括了变压器、整流桥、继电器等部分。第二部分是嵌入式系统机箱和工控机。 嵌入式系统的硬件部分，包括处理器 / 微处理器、存储器及外设器件和 I/O 端口、图形控制器等。嵌入式系统有别于一般的计算机处理系统，它不具备像硬盘那样大容量的存储介质，而大多使用 EPROM 、 EEPROM 或闪存 (Flash Memory) 作为存储介质。软件部分包括操作系统软件 ( 要求实时和多任务操作 ) 和应用程序编程。应用程序控制着系统的运作和行为；而操作系统控制着应用程序编程与硬件的交互作用。 然而在系统工作的过程当中，各个元器件之间都会产生电磁干扰，影响彼此的正常运转，这种影响是显而易见的，对系统的稳定性提出了新的挑战，后果是干扰程序正常执行，让程序跑飞，死机、死循环等，后果不堪设想。因此如何提高系统的抗干扰能力是当今所需要克服的问题，对整个系统的设计和系统设计的发展具有重要意义。  1电磁干扰分析 随着单片机系统越来越广泛地应用于消费类电子、医疗、工业自动化、智能化仪器仪表、航空航天等各领域，单片机系统面临着电磁干扰（EMI）日益严重的威胁。电磁兼容性（EMC）包含系统的发射和敏感度两方面的问题。 1.1电磁干扰 电磁干扰（Electromagnetic Interference 简称EMI），是指电磁波与电子元件作用后而产生的干扰现象，有传导干扰和辐射干扰两种。传导干扰是指通过导电介质把一个电网络上的信号耦合(干扰)到另一个电网络。辐射干扰是指干扰源通过空间把其信号耦合(干扰)到另一个电网络，在高速PCB及系统设计中，高频信号线、集成电路的引脚、各类接插件等都可能成为具有天线特性的辐射干扰源，能发射电磁波并影响其他系统或本系统内其他子系统的正常工作。 电磁干扰(EMI)是指由于电磁骚扰而引起设备、系统或传播通道的性能下降。电磁干扰形成需要3个要素： (1)电磁干扰源：产生电磁干扰的任何电子设备或自然现象。 (2)耦合途径：将电磁干扰能量传输到受干扰设备的通道或媒介。 (3)被干扰的敏感设备：受到电磁干扰的设备。 图1-1电磁干扰三要素 Figure1-1 The three elements of EMI 所谓“干扰”,指设备受到干扰后性能降低以及对设备产生干扰的干扰源这二层意思。电磁干扰是人们早就发现的电磁现象，它几乎和电磁效应的现象同时被发现，1981年英国科学家发表论干扰的文章，标志着研究干扰问题的开始。1989年英国邮电部门研究了通信中的干扰问题，使干扰问题的研究开始走向工程化和产业化。 电磁干扰概念如下图所示： 图1-2电磁干扰的概念图 Figure1-2EMI concept diagram 1.2电磁兼容 电磁兼容(electro magnetic compatibility，EMC)是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行，并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰能力。因此，EMC包括两个方面的要求：一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰(EMI)不能超过一定的限值；另一方面是指器具对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度(EMS)，即电磁敏感性。如果一个单片机系统符合下面个条件，则该系统是电磁兼容的： 对其它系统不产生干扰； 对其它系统的发射不敏感； 对系统本身不产生干扰3Device and system EMC recommendations for the best design 优秀的EMC设计的基础是良好的电气和机械设计原则的应用。这其中包括可靠性考虑，比如在可接受的容限内设计规范的满足，好的组装方法以及各种正在开发的测试技术。 1.3电磁干扰的影响 电磁干扰的危害 (1)对电子系统、设备的危害。电磁干扰有可能使系统或设备的性能发生有限度的降级，甚至可能使系统或设备失灵，干扰严重时会使系统或设备发生故障或损坏。 (2)对武器装备的危害。现代的无线电发射机和雷达能产生很强的电磁辐射场。这种辐射场能引起装在武器装备系统中的灵敏电子引爆装置失控而过早启动。 (3)电磁能对人体的危害。电磁辐射能一旦进入人体细胞组织就要引起生物效应，