家電控制板的EMC設(shè)計(jì)

電磁兼容是家電的一個(gè)重要衡量標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)。由于家電的種類繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此，對(duì)其共性技術(shù)的研究極為重要。本文對(duì)家電共有部件的EMC進(jìn)行了分析。這些分析對(duì)于其他的小家電的電磁兼容研究也具有一定的實(shí)際意義。

家電控制板的小體積，低成本決定了在線路中不會(huì)使用高成本的材料來(lái)解決其電磁干擾問(wèn)題。家電控制板的干擾主要來(lái)自三大方面：一是控制板本身產(chǎn)生的干擾，二是來(lái)自負(fù)載的干擾，三是來(lái)自線路上的干擾。解決這些干擾可以分別采用不同的方案來(lái)達(dá)成。

控制板自身的干擾

控制板本身產(chǎn)生的干擾

家電控制板中常用的繼電器、可控硅以及高頻時(shí)鐘等，都可能成為小家電控制板的自身干擾源。對(duì)于以上干擾，可以從以下方面入手來(lái)解決：

● 在繼電器線圈增加續(xù)流二極管，消除斷開(kāi)線圈時(shí)產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)干擾。

● 在繼電器接點(diǎn)兩端并接火花抑制電路(一般是RC串聯(lián)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(gè)IC上并接一個(gè)0.01～0.1μF高頻電容，以減小IC對(duì)電源的影響。但應(yīng)注意高頻電容的布線，連線應(yīng)靠近電源端并盡量粗短，否則，等于增大了電容的等效串聯(lián)電阻，而這會(huì)影響濾波效果。

● 布線時(shí)應(yīng)避免90°折線，并盡量減少高頻噪聲發(fā)射。

● 在可控硅兩端并接RC抑制電路，減小可控硅產(chǎn)生的噪聲(該噪聲嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)把可控硅擊穿)。

● 注意晶振布線。晶振與芯片引腳應(yīng)盡量靠近，并用地線把時(shí)鐘區(qū)隔離起來(lái)，晶振外殼要接地并固定。最好在能使用低速晶振的場(chǎng)合盡可能選用低速晶振。

● 對(duì)電路板合理分區(qū)(如強(qiáng)、弱信號(hào)，數(shù)字、模擬信號(hào))。盡可能把干擾源(如電機(jī)、繼電器)與敏感元件(如單片機(jī))遠(yuǎn)離。

● 交流端用電感電容濾波：去掉高頻低頻干擾脈沖，VCC和GND之間接電解電容及瓷片電容，以去掉高、低頻干擾信號(hào)。

控制板本身的傳導(dǎo)干擾

為了防止控制板電路產(chǎn)生的傳導(dǎo)干擾，可在電路的進(jìn)入口(即AC兩端)并接上一個(gè)電容C，圖1所示是一個(gè)簡(jiǎn)單的電容抗擾電路連接圖。圖中的電容屬于安全電容，但必須在該電容的兩端并聯(lián)一個(gè)安全電阻，以防止電源線拔插時(shí)電源線插頭長(zhǎng)時(shí)間帶電。因?yàn)榘踩珮?biāo)準(zhǔn)規(guī)定，當(dāng)正在工作之中的機(jī)器電源線被拔掉時(shí)，在兩秒鐘內(nèi)，電源線插頭兩端所帶的電壓(或?qū)Φ仉娢?應(yīng)小于原來(lái)電壓的30％。

圖1：電容抗擾電路

該電容必須經(jīng)過(guò)安全檢測(cè)部門認(rèn)證過(guò)后才能使用。電容的耐壓一般都標(biāo)有安全認(rèn)證標(biāo)志和AC250V或AC275V字樣，但其真正的直流耐壓應(yīng)達(dá)到2 000 V以上。而且在使用的時(shí)候，不要隨便用AC250V或DC400V之類的電容來(lái)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(nèi)阻比較小。而普通電容紋波電流的指標(biāo)一般都很小，動(dòng)態(tài)內(nèi)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(biāo)也難以滿足要求。

實(shí)際上，光靠用安全電容就想把傳導(dǎo)干擾信號(hào)完全濾除是不可能的。因?yàn)楦蓴_信號(hào)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范圍。一般對(duì)低端干擾信號(hào)，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(duì)高端干擾信號(hào)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，并且聚脂薄膜介質(zhì)的高頻響應(yīng)特性與陶瓷或云母相比相差很遠(yuǎn)，此外，一般聚脂薄膜介質(zhì)都具有吸附效應(yīng)，會(huì)降低電容器的工作頻率。聚脂薄膜電容工作頻率范圍大約在1MHz，超過(guò)1MHz時(shí)其阻抗將顯著增加。因此，抑制電子控制板本身產(chǎn)生的傳導(dǎo)干擾除了選用這種電容進(jìn)行濾波以外，一般還要同時(shí)選用多個(gè)電感濾波器一起組合來(lái)對(duì)干擾進(jìn)行濾波。電感濾波器屬于低通濾波器，但電感濾波器也有很多種類和無(wú)數(shù)種規(guī)格(如差模、共模以及高頻、低頻)等，每種電感主要都是針對(duì)某一小段頻率的干擾信號(hào)而起濾除作用，而對(duì)其他頻率的干擾信號(hào)作用不大。電感量很大的電感，其線圈匝數(shù)很多，分布電容也很大，高頻信號(hào)會(huì)通過(guò)分布電容旁路掉，另外，導(dǎo)磁率很高的磁芯，其工作頻率也不高。目前，國(guó)內(nèi)大量使用的電感濾波器磁芯的工作頻率大多數(shù)都在75MHz以下，對(duì)于工作頻率要求比較高的場(chǎng)合，必須選用高頻環(huán)形磁芯（高頻環(huán)形磁芯導(dǎo)磁率一般都不高，但其漏感特別?。?