引言
開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的干擾，按噪聲干擾源種類(lèi)來(lái)分，可以分為尖鋒干擾和諧波干擾；若按耦合通路來(lái)分，可分為傳導干擾和輻射干擾，開(kāi)關(guān)電路框圖如圖1。


2　開(kāi)關(guān)電源的主要干擾
2.1　一次整流回路的干擾

開(kāi)關(guān)電源中的主要噪聲干擾之一是由二極管斷開(kāi)時(shí)的反向恢復現象引起的，一次整流回路中的整流二極管正向導通時(shí)有較大的正向電流流過(guò)，它受反偏電壓而轉向截止時(shí)，由于PN結中有較多的載流子積累，因而在載流子消失前的一段時(shí)間，電流會(huì )反向流動(dòng)，從而導致很大的電流變化。即一次整流回路的干擾。
2.2　開(kāi)關(guān)回路的干擾
電源工作時(shí)，開(kāi)關(guān)處于高頻通斷狀態(tài)，在高頻電流環(huán)路中，可能會(huì )產(chǎn)生較大的空間輻射噪聲。
2.3　二次整流回路的干擾
電源工作時(shí)，整流二極管處于高頻通斷狀態(tài)，由脈沖變壓器、整流二極管以及濾波電容構成的高頻開(kāi)關(guān)電流環(huán)路，可能向空間輻射噪聲。
2.4　控制回路的干擾
控制回路中的脈沖控制信號是主要的干擾源。
2.5　分布電容引起的噪聲干擾

3　抗干擾措施
降低干擾是開(kāi)關(guān)電源穩定工作的前提，其主要方法如下。
3.1　在電路設計上要優(yōu)化布局
對于開(kāi)關(guān)電路來(lái)說(shuō)，合理的布局可以對電路中產(chǎn)生的輻射噪聲加以抑制。
3.1.1　元器件布局時(shí)的抗干擾措施
（1）根據印制板的安裝方式，將散熱元器件如功率開(kāi)關(guān)器件、穩壓器、變壓器等安裝在印制板的上方，以利于散熱；熱敏元件應盡量遠離散熱元件。
（2）在高頻電路中，盡可能縮短高頻元器件之間的連線(xiàn)，設法減少它們的分布參數和相互間的電磁干擾；盡量減小由高頻脈沖電流所包圍的面積。
（3）輸入和輸出元件應盡量遠離。
（4）在雙面印制板設計中，適當加入濾波電容，以便減小電源線(xiàn)阻抗，縮小電流環(huán)路，使電路工作更加穩定可靠。
（5）盡量減少環(huán)路面積。這是減少輻射噪聲的重要途徑，為此，要求開(kāi)關(guān)電源的元件彼此間緊密排列。
如圖2為環(huán)路面積較大的開(kāi)關(guān)電路，圖3為環(huán)路面積較小的開(kāi)關(guān)電路。



印制板（PCB）布線(xiàn)抗干擾的措施#e#3.1.2　印制板（PCB）布線(xiàn)抗干擾的措施 
印制電路板的抗干擾設計不僅與布局有關(guān)，而且與布線(xiàn)也有相當大的關(guān)系。布線(xiàn)的原則如下：
（1）相鄰電路之間走線(xiàn)盡量避免平行；若平行走線(xiàn)無(wú)法避免，則應在平行信號線(xiàn)之間加一條起屏蔽作用的地線(xiàn)，且盡量加大平行信號線(xiàn)間距，以降低兩線(xiàn)之間電磁干擾。
（2）控制回路與輸出回路分開(kāi)，采用單點(diǎn)接地方式。
（3）根據PCB板電流的大小，盡量加粗電源線(xiàn)、接地線(xiàn)，減少環(huán)路阻抗；同時(shí)使電源線(xiàn)、地線(xiàn)的走向和數據傳遞的方向一致，這有助于增強抗噪聲能力；對于密度很高的PCB板，采用多層板；在雙面板設計中，還應該在電源線(xiàn)和地線(xiàn)之間留出一定的空間，以便安裝高頻特性好的去耦電容。
（4）印制線(xiàn)不要突然拐角，以免發(fā)生反饋耦合。
（5）電容引線(xiàn)不能太長(cháng)，尤其是高頻旁路電容不能有引線(xiàn)。
3.2　合理接地
電源系統的接地包括公共參考接地和安全及抗干擾接地。在電路設計中，要盡量減小接地回路中的公共電阻，且應遵循“一點(diǎn)接地”原則。如果形成多點(diǎn)接地，會(huì )出現閉合的接地環(huán)路，從而在磁力線(xiàn)穿過(guò)回路時(shí)將產(chǎn)生磁感應噪聲。通常利用一個(gè)導電平面作為參考地，將接地的各部分就近接到該參考地上。
3.2.1　接地過(guò)程應遵循如下規則
（1）交流電源地與直流電源地分開(kāi)。一般情況下交流電源的零線(xiàn)是接地的，且該零線(xiàn)上往往存在很多干擾，如果交流電源地與直流電源地不分開(kāi)，將對直流電源和直流電路的正常工作產(chǎn)生影響。通常采用“浮地技術(shù)”將交流電源地與直流電源地分開(kāi)，這樣可以隔離來(lái)自交流電源地線(xiàn)的干擾。
（2）功率地與弱電地分開(kāi)。功率地是負載電路或功率驅動(dòng)電路的零電位的公共基準地。由于負載電路或功率驅動(dòng)電路的電流較強、電壓較高，所以功率地線(xiàn)上的干擾較大。因此功率地必須與其他弱電地分別設置，以保證整個(gè)系統穩定可靠的工作。
3.2.2　為減小地線(xiàn)干擾，在元件及PCB布線(xiàn)上應采取如下措施
（1）盡可能縮短元件的引腳長(cháng)度或者選用貼片元件，以減小元件分布電感的影響。
（2）在電源端盡可能靠近器件接入濾波電容，以縮短開(kāi)關(guān)電流的流通途徑。
（3）PCB板布局時(shí)，高頻數字信號線(xiàn)要用短線(xiàn)，同時(shí)電源線(xiàn)盡可能遠離高頻數字信號線(xiàn)或用地線(xiàn)隔開(kāi)。
（4）PCB板的電源線(xiàn)和地線(xiàn)印制條盡可能寬，以減小線(xiàn)阻抗，從而減小公共阻抗引起的干擾噪聲。
3.3　采用適當的電路隔離方式
開(kāi)關(guān)電源包括兩部分，變換部分與控制部分。
一般的變換部分是主要的電磁干擾源，而控制部分是被干擾對象。為了使電氣設備可靠地運行，抗干擾問(wèn)題的實(shí)質(zhì)是解決電氣設備的電磁兼容問(wèn)題。隔離技術(shù)是電磁兼容性中的重要技術(shù)之一。在開(kāi)關(guān)電源中，電路隔離主要有：模擬電路的隔離、數字電路的隔離、數字電路與模擬電路之間的隔離等。隔離的主要目的是通過(guò)隔離元器件把噪聲干擾的路徑切斷，從而達到抑制噪聲干擾的效果。在采用了電路隔離的措施以后，絕大多數電路都能夠取得良好的抑制噪聲效果。
3.3.1　利用耦合變壓器進(jìn)行隔離
耦合變壓器只能傳輸交流信號，不能傳輸直流信號。因此對地線(xiàn)的低頻干擾具有較好的抑制能力，并且電路單元間傳輸的信號電流只能在變壓器繞組中流過(guò)，不流經(jīng)地線(xiàn)，也可以避免對其他電路的干擾。
3.3.2　使用脈沖變壓器隔離
圖4　光電耦合器電路脈沖變壓器的匝數較少，而且一次繞組和二次繞組分別繞于鐵氧體磁心的兩側，它的分布電容很小，僅為幾個(gè)皮法，可作為脈沖信號的隔離元件。脈沖變壓器傳遞輸入、輸出脈沖信號時(shí)，不傳遞直流分量，因而在微電子技術(shù)控制系統中得到了廣泛的應用。
3.3.3　采用光電耦合器
進(jìn)行隔離（圖4）編譯，編譯后，還必須對單片機的熔絲位進(jìn)行合理配置，才能利用AVRStudio調用WinAVR編譯生成的Coff文件進(jìn)行調試。最后，生成的hex文件即可直接下載到芯片中運行。此外，程序燒錄完畢后，可通過(guò)AVRStudio4燒錄鎖存位進(jìn)行加密。



操作器軟件工作流程如圖5所示。



3 結語(yǔ)
該操作器的工作電源由門(mén)機變頻器的主控制板的DC穩壓模塊供給，系統掉電后的一段時(shí)間里，由于變頻器儲能模塊的存在，使得操作器仍然可以比較從容的保存重要的參數信息。此外，工作穩定可靠，使用簡(jiǎn)單方便，成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，使得它具備良好的商業(yè)應用前景。