? 電磁兼容在空調設計中的運用分析-杭州遠方光電信息股份有限公司

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    電磁兼容在空調設計中的運用分析

    2020-06-23601

    摘要:電磁干擾不僅會影響電子產品的安全性,降低系統的可靠性,也會造成嚴重的生態環境污染問題。在空調設計中要合理的分析電磁兼容的問題,綜合空調設計的需求,對其系統分析。因此,文章主要對電磁兼容在空調設計中的具體應用進行了簡單的分析。

    關鍵詞:電磁兼容; 空調設計; 運用分析 

    在空調設計開發中,電磁兼容是關鍵內容,電磁兼容問題如果沒有解決,則會影響空調的電磁工作環境,造成不同程度的污染問題,嚴重的降低了空調的可靠性。進行電磁兼容問題分析,要做好源頭控制以及處理,在開發前有效的解決電磁兼容問題,這樣才可以降低后期開發的難度。 

     

    一、空調設計中的電磁兼容分析

    (一)電磁兼容 

       微處理器在空調的主控板以及遙控器中廣泛應用,其具有集成度高、適應性良好的特征,體積較小,具有效能低以及操作簡單的優勢,是一種單片機芯片。而隨著單片機的時鐘速度增加,內部的功能電路也在不斷完善,電源電壓的低功耗需求呈現下降的趨勢,導致電磁兼容問題逐漸凸顯。 
      單片機芯片主要就是進行各種數據的輸入以及數據信息的處理,屬于空調運算系統的控制核心。典型的電路主要有CPU、ROM、RAM以及室內外通訊電路等不同的電路。不同的電路主要就是在一塊或者幾塊的印刷電路板之上,電路板與各個傳感器、輸出繼電器等關鍵設備主要是通過電纜進行連接。 

    (二)電磁兼容問題

      微處理器的空調其存在的顯著問題就是電磁兼容問題,其主要如下:  

    1. 干擾源  

      微處理器空調器自身屬于干擾源,是一種敏感的設備。設備自身屬于低電平系統,在高于干擾門限之后數據信息無法恢復;同時,微處理器中的數字脈沖信號頻譜較寬具有一定的干擾特性。 

      因此,微處理器的電路所處的環境較為復雜。一般微處理器干擾源主要包括了時鐘電路、高速邏輯電路以及晶閘管IGBT工頻電源等等各個方面內容。 

    2. 空調屬于混合電路

      空調是一個基于數字邏輯電路為主要模式的數?;旌想娐?,脈沖以及漸變信號是同時存在的。屬于高速脈沖的低電平系統,但是在運行從其會產生極高的瞬間電壓。干擾對于數字電力系統、電路的模擬系統有著不同的影響。在模擬電路中,干擾呈現連續性的狀態,在干擾的增大中不斷的增加,而隨著干擾消失會逐漸恢復到原來的狀態。 

    3. 脈動電壓  

      此器件接地屬于脈動電壓,在有阻抗地線的時候其產生的脈動電流會成為模擬電路一次電壓的參考電壓,這樣就會導致誤差問題,導致工作出現失穩等問題。 

      空調測溫A/D中的轉換電路、遙控器中的電路等模擬信號會使得單片機中數字出口信號出現疊加高頻分量,因此,其會直接影響管腳的輸入模擬信號、參考電壓等各項因素;在數字電路頻率較高或者其模擬的電路對于功率要求嚴格的時候,二者之間會產生一定的影響。線間耦合會產生強大的竄擾;而管腳以及連線構成的開放性的布線結構會產生一定的輻射,輻射受到電流以及信號的功率因素的影響;在管腳輸入阻抗較高的狀態之下會有效的降低外部的低頻輻射的影響,但是去對于外部的高頻輻射則會產生嚴重的影響。電源波動則會導致信號出現混亂以及系統失調等問題,而電源屬于系統各項信號交叉點,這樣則會影響系統中各項信號的的穩定性,導致信號受到影響。 

     

    二、電磁兼容在空調設計中的運用要點

     

    在空調設計中要重點分析電磁兼容問題,在源頭上進行合理的控制,進而達到降低影響,為空調設計應用提供有效的參考。


    (一) 空調設計中電磁兼容關鍵因素

      空調器中的印刷電路板的電磁兼容系統是空調的關鍵因素。印刷電路板中的EMC主要有公共抗組耦合、高頻載流導線以及竄擾等各個導線的輻射、導線對于高頻輻射產生的感應等等。而其中最為嚴重的就是高頻輻射的問題。而出現此種問題主要就是因為電源線、信號線以及接地線的各個阻抗會隨著頻率的增加而呈現增加的趨勢,這些阻抗很容易通過公共阻抗耦合而出現干擾性的問題,導致頻率增高減小寄生電容的榮抗,增加竄擾產生的影響。同時,在高頻下線條的尺寸在達到與時鐘以及器械波、波長相等的程度的時候,其高頻輻射則會更為顯著。 

      PCB上產生的帶狀線纜中明確屏蔽層,可以進行優勢的高頻信號的傳輸,存在的輻射以及串擾問題較為突出。將連接高速邏輯電路線條作為傳輸線,其傳輸線路阻抗不匹配會導致信號出現反射以及畸變等問題。帶狀線纜中僅有一根接地線,且其信號線與地線之間在隨機分配的時候很容易出現輻射,如果只用一根接地電線則就會產生公共阻抗耦合。因此,在理論生可以獲得一個空調電路抗干擾能力的公式: 

    (二)源端設計

      在空調設計中產生電磁騷擾的主要要素主要有騷擾源、耦合途徑以及敏感設備。在前期設計中,要合理的控制騷擾源,在耦合途徑上對其進行對應的處理。 

      源端設計的主要就是進行源頭的處理,使得電磁騷擾在產生之后進行一定程度的合理控制,有效降低外部電路產生的騷擾與影響。在進行空調控制器中其主要要進行開關器件、功率回路以及高頻信號回路的設計以及處理。 

    (三)接地設計

      通過合理的接地設計可以有效的抑制騷擾源的問題,進而解決50%以上的電磁兼容問題,如果接地不良,則會導致接地干擾以及接地環路等問題,嚴重的影響了系統運行的安全性。因此,在進行空調設計中,其涉及到電磁兼容的地主要分為電路的基準電壓地,以及大地(機殼)。

      空調的大地以及主板基準并不是在相同的電壓上,為了合理的進行干擾信號的引流處理,在濾波電路中添加Y電容的方式進行處理。但是此種方式會導致漏電流的問題,因此要根據具體的產品合理應用。 

     

    三、結束語

     

      帶有微處理器的電子電路產品快成有效提升空調產品的性能,分析電磁兼容問題,了解其產生的影響,通過對電源、濾波等因素的分析,綜合設計需求采取有效的方式在源頭上進行控制,可以有效的降低各種不良干擾,進而達到提升空調安全性的目的。 

     


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