曾亮

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.11.002

摘 要：控制器的使用環(huán)境復雜，電磁干擾對產(chǎn)品的性能會產(chǎn)生嚴重的影響。因此，做好產(chǎn)品的電磁兼容設(shè)計，能夠滿足產(chǎn)品的報警控制要求。該文系統(tǒng)的分析了燃氣報警控制器在使用過程中可能遇到的干擾，給出了抗干擾措施，從而提高燃氣報警控制器的電磁兼容性。

關(guān)鍵詞：報警控制器 電磁兼容 干擾分析

中圖分類號：TM762.1 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）04（b）-0002-02

可燃氣體報警控制器可實時檢測工作場所環(huán)境中可燃氣體的濃度，濃度超過所設(shè)定的報警值時，控制器發(fā)出報警信號，并提供控制輸出接口。只有合理設(shè)計其電磁兼容性能，才能保障設(shè)備的報警防護功能發(fā)揮最佳性能。

1 控制器的干擾分析

1.1 電磁騷擾

電磁騷擾引起控制器濃度采集功能的可靠性下降。干擾源經(jīng)過電源、信號線或控制電纜傳導至控制器內(nèi)部。可能導致主機復位，顯示異常、甚至是誤報警等問題。

1.2 共模和差模干擾

控制器電源線上的干擾有共模和差模兩種方式。共模干擾存在于電源任何一相對大地或中線對大地間。共模干擾在線路傳輸中還會向鄰近空間輻射，而差模則不會，因此，共模干擾比差模更容易造成電磁干擾。

2 控制器的電磁兼容性設(shè)計

主要設(shè)計分電路的設(shè)計、線路板的設(shè)計、屏蔽結(jié)構(gòu)設(shè)計、信號線/電源線濾波、電路的接地方式設(shè)計。

2.1 電路的設(shè)計

電路設(shè)計中在電源模塊與信號線傳輸接口增加濾波器和繞線磁環(huán)增強輸入輸出濾波電路的設(shè)計，同時，在主芯片和存儲芯片等增加接地電容提高傳輸信號的抗干擾度。

2.2 線路板的設(shè)計

控制器采用分布智能控制電路，主機由顯示板和回路板組成。兩塊電路板各有一塊CPU控制，顯示板實現(xiàn)濃度和探測器信息的顯示功能，回路板實現(xiàn)探測器濃度的采集，報警故障狀態(tài)的確認功能。兩塊電路板由CAN通訊，實現(xiàn)信息的交互。

2.3 屏蔽結(jié)構(gòu)設(shè)計

控制器的機箱是壁掛式，交流與直流電源轉(zhuǎn)換模塊是安裝在機箱內(nèi)部，此電源為一開關(guān)電源，其自身產(chǎn)生的各種噪聲形成一個很強的電磁干擾源。所以電源模塊外部加屏蔽罩，避免其對于信號的影響。在整體結(jié)構(gòu)設(shè)計中，面板結(jié)構(gòu)盡量避免縫隙或者縫隙盡量小，在金屬板與敏感器件之間添加有機玻璃板作為靜電隔離的輔助作用。

2.4 信號線/電源線濾波

控制器的電源線上會出現(xiàn)傳導發(fā)射電流，該干擾沿著電源線傳播，可能導致主機運行異常。電源線采用磁環(huán)濾波，盡量遠離各種信號電纜。在電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗中，快速瞬變信號含有很寬的頻譜，很容易以共模的方式傳入控制電路內(nèi)，通常在通信端口及控制端口的小信號電路中，采用TVS管及相應的接地保護。并減小共模電感的分布電容、加強輸入電路的共模信號濾波（加共模電容或插入損耗型的鐵氧體磁環(huán)等）來提高系統(tǒng)的抗擾性能。

控制器信號線上電磁輻射超標時加濾波器與濾波繞線鐵氧體磁環(huán)，從而減小信號線上不必要的高頻成分（主要是共模的），從而減小電纜的電磁輻射，或防止電纜作為天線接收空間電磁干擾，并傳導進機箱。

2.5 電路的接地方式設(shè)計

通過打磨處理機箱底部使機箱與地面接觸效果增強，通過增加機殼內(nèi)部電路板之間的連線和電源轉(zhuǎn)換模塊下濾波器與電源線及機箱的連線，來增強信號線與電源線的抗電瞬變干擾能力。

3 控制器的電磁兼容性測試

3.1 電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗

評估控制器供電電源端口、信號和控制端口在受到重復的快速瞬變脈沖群干擾時的性能，驗證對來自操作暫態(tài)過程（如，開斷感性負荷、繼電器觸頭彈跳等）中的各種類型瞬變擾動的抗擾性。

3.1.1 試驗要求與條件

按GB 16838規(guī)定的試驗方法對試樣施加表1所示條件的電磁干擾試驗。

3.1.2 試驗設(shè)備與方法

試驗設(shè)備應滿足GB 16838的規(guī)定。

對交/直流電源端口的試驗使用容性耦合夾。試驗電壓通過耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)施加到保護地上，內(nèi)部電源模塊加有繞式磁環(huán)，外部電源接線端子火線、零線與地之間加有1 000 P瓷介電容。

對其他連接線的試驗，采用容性耦合夾，加有夾式磁環(huán)。

3.1.3 試驗記錄

試驗期間觀察并記錄如表2所示。

3.2 靜電放電抗擾度試驗

檢驗控制器對帶靜電人員、物體接觸造成的靜電放電的適應性。試驗期間，試樣應保持正常監(jiān)視狀態(tài)。試驗設(shè)備應滿足GB 16838的規(guī)定。

3.2.1 試驗方法

按GB 16838規(guī)定的試驗方法對試樣及耦合板施加表3所示條件的電磁干擾試驗。試驗期間觀察并記錄試樣狀態(tài)。

3.2.2 試驗記錄

試驗期間觀察并記錄如表4所示。

4 控制器的電磁兼容性測試結(jié)論

該文從實際工作出發(fā)，詳細介紹了有關(guān)可燃氣體報警控制器的電磁兼容設(shè)計方法，該方法具有普遍意義。

設(shè)計中主要考慮控制器自身的抗外界干擾的能力差，加強在電路設(shè)計、線路板設(shè)計、屏蔽結(jié)構(gòu)、信號線/電源線濾波、電路的接地方式設(shè)計的抗干擾能力。

參考文獻

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