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1、微电机2007年第40卷第5期(总第161期)+中图分类号:TM361文献标识码:A文章编号:100126848(2007)0520066203基于DSP的电动机系统电磁兼容设计杨国良(燕山大学,秦皇岛066004)摘要:详细阐述了基于数字信号处理器的无刷直流电动机控制系统的电磁兼容性软硬件设计,对系统电磁干扰和电磁辐射产生的原理进行了分析。电磁兼容性设计有利于提高无刷直流电动机控制系统的抗干扰能力,增强系统的稳定性和可靠性。关键词:无刷直流电动机;电磁兼容;数字信号处理器;硬件设计;软件设计DesignofEMConBrushlessDCMotorCon
2、trolSystemBasedonDSPYANGGuo2liang(YanshanUniversity,Qinhuangdao066004,China)ABSTRACT:EMCsoftwareandhardwaredesignofbrushlessDCmotorcontrolsystembasedonDSPisintroducedparticularly,andanalysisthereasonofelectromagneticinterferenceandelectromagneticradi2ationonthesystem.TheEMCdesignm
3、akesforimprovinganti2interfereabilityandincreasingstabilityandreliabilityofbrushlessDCmotorcontrolsystem.KEYWORDS:BLDCM;EMC;DSP;Hardwaredesign;Softwaredesign弱电部分的电平低,频率高,灵敏度高且对电磁干0引言扰信号非常敏感,强电部分的电磁干扰有可能造根据美国电气和电子工程师协会(IEEE)对电成控制器的误动作,甚至破坏元器件。所以抑制磁兼容性的定义,电磁兼容性是指电子设备在其电磁干扰成为电动机控制系统设
4、计和应用必须重所处的电磁环境中满意的工作,同时又不向该环点考虑的问题,也成为电动机控制系统可靠工作境及同一环境中的其他装置排放超过允许范围的的关键因素之一。电磁扰动。电磁兼容性设计的目的是使电子设备1印刷电路板产生电磁辐射的原理既能抑制各种外来的干扰,使电子设备在特定的电磁环境中能够正常工作,同时又能减少电子设印刷电路板上的数字电路及器件常常会与印备本身对其他电子设备的电磁干扰。一个设计良刷电路一起产生辐射。元件的封装模式是设计工好的电动机控制系统应符合国际电磁兼容(EMC)程师无法控制的一个参数,封装内部的单个引线标准,即电动机控制系统有一定的抗电磁干扰
5、能的电感会产生问题,影响最大的是长的引线电感,力,同时,它的运行又不能对周围其它系统或器接地板的存在会产生一些小环形天线,并根据存件造成伤害。基于DSP的电动机控制系统将实时在于源和负载之间的物理尺寸的大小产生射频电处理能力和控制器的外设功能集于一身。这些数流。尽管小环形天线似乎很小,环面积也很小,字和混合信号外设包括:定时器、串口(SCI,焊点也很小,然而元件与印刷电路板之间的引线SPI)、模数转换器(ADC)、事件管理器、系统保会变成电磁干扰的主要作恶者,尤其是对超大规护(如低压检测和看门狗定时器)等。电力电子设模集成电路元件和具有高速(上升沿陡度大)
6、参数备将强电和弱电紧密结合在一起,但是由于强电的板载印刷电路板而言。对于多层印刷电路板,部分和弱电部分的功率、频率和电平相差极大;由于走线构成的辐射环很小,而相对于这种小环,集成电路的引线能变成一个大的辐射天线。在印收稿日期:2006206229刷电路板上每一段导线和走线都包含隐藏的寄生—66—基于DSP的电动机系统电磁兼容设计杨国良电容和电感。这些寄生分量影响导线的阻抗和频壳地(屏蔽地)、数字地和模拟地等,消除地线干扰率特性。根据LC值(自由振荡频率)和印刷电路板的重要措施就是接地。接地应遵循的基本原则是:走线的长度,在元件和走线之间可能会产生自振数字地
7、、模拟地、屏蔽地应该合理接地,不能混荡,因而成为有效的辐射天线。印刷电路板辐射用。要尽可能地使接地电路各自形成回路,减少主要有差模辐射和共模辐射两种。电路与地线之间的电流耦合。合理布置地线使电1)差模辐射流局限在尽可能小的范围内,并根据地电流的大差模辐射是由系统内的射频电流环路中的电小和频率设计相应宽度的印刷电路和接地方式。流造成的。对于小环形接收天线,当其位置高于DSP的A/D采样模拟电源引脚VCCA和VSSA必须区地面时,射频能量可以近似地表示为:别于任何数字电压电源引脚,避免数字干扰信号-162E=263×10(f×A×Is)(1/r)(1)通过地线
8、耦合。同时,A/D转换器的模拟地线采2式中,A为环形天线的面积(c
