P87LPC767單片機設計剩余電流保護器EMC設計

圖4：剩余電流采樣波形

數字采樣方法具有數字濾波效果，對信號的通道干擾有抑制作用。設定每個(gè)周期采樣100個(gè)點(diǎn)，由定時(shí)器T0產(chǎn)生采樣時(shí)間間隔。將系統某相進(jìn)線(xiàn)電源(如A相) 信號經(jīng)過(guò)降壓、整形電路如圖5所示，轉換為方波信號。作為單片機中斷0的觸發(fā)信號，在正常情況下電源信號的頻率為50Hz左右，在兩次中斷期間，對剩余電流的采樣次數為100次。當電源有高頻干擾信號時(shí)，轉換的方波信號也同步受到干擾，頻率也疊加有高頻脈沖，將對中斷產(chǎn)生影響，兩次中斷觸發(fā)的時(shí)間縮短，則兩次中斷期間對剩余電流的采樣次數也將小于100次。利用單片機中斷對剩余電流采樣過(guò)程的監測，可以判斷出系統是否受到高頻干擾，采取相應的軟件處理可以避免保護器的誤動(dòng)作。

圖5：A相電源降壓、整形電路

系統主程序通過(guò)對bgrc1進(jìn)行判斷，如果有效進(jìn)行干擾軟件處理，無(wú)效則采用測量過(guò)程沒(méi)有受到電源的高頻干擾，進(jìn)行正常的計算處理。

其他抗干擾措施

斷路或雷電瞬變過(guò)壓引起的單極性浪涌，也是保護器電磁兼容設計的重點(diǎn)。在電源線(xiàn)的火線(xiàn)和零線(xiàn)間加入氧化鋅壓敏電阻，當加在壓敏電阻兩端的電壓低于標稱(chēng)電壓時(shí)，其電阻幾乎無(wú)窮大，稍超過(guò)額定值后，電阻值便急劇下降，反應時(shí)間為ns級。壓敏電阻可以使浪涌干擾大幅衰減，減小對其他電路的影響。

在設計剩余電流保護器PCB板時(shí)，綜合考慮各種可能影響保護器性能的因素，提高PCB對干擾的抑制能力。強電電路集中線(xiàn)路板邊緣一端，并與弱電部分保持適當距離。模擬信號處理電路和數字處理電路分離，由于采用單片機內部的A/D，兩者不能做到完全分離，布線(xiàn)時(shí)使模擬地和數字地只在一點(diǎn)共地。系統電源線(xiàn)和地線(xiàn)加粗，空白的地方覆銅，采用網(wǎng)狀結構，作為數字地的一部分，減小模擬信號對數字處理電路的干擾。單片機系統時(shí)鐘電路盡可能靠近芯片引腳，并與其他器件和PCB走線(xiàn)保持適當空間，減少高頻輻射對系統的影響。

由于采取的硬件、軟件措施正確有效，該保護器順利通過(guò)了產(chǎn)品型式試驗，取得3C認證，運行可靠，沒(méi)有出現誤動(dòng)作。采用單片機的中斷，監測系統的電源干擾，繼而監測交流信號的采樣過(guò)程。實(shí)踐證明，通過(guò)軟件和硬件的配合，是消除交流采樣系統高頻干擾的有效方法。