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在工控行業(yè)中,工業(yè)控制機因為長(cháng)時(shí)間的運行,直流電源模塊容易受到干擾和出現故障。因為其工作環(huán)境有可能是戶(hù)外或高壓高磁場(chǎng)環(huán)境,如果只是靠電源本身的隔離保護功能,可能會(huì )有不足,因此為了更好的保護模塊及后級電路,需要外加外圍電路來(lái)防護。下面說(shuō)說(shuō)電源和系統的兩種防護方案。
在實(shí)際應用中,電路會(huì )產(chǎn)生共模干擾,可以在模塊的輸入端采用共模扼流圈進(jìn)行抑制。下面是DCDC電源模塊采用共模扼流圈的電路圖,如下圖所示:
這種方案可防止前級電源對模塊的干擾,同時(shí)可隔斷模塊自身產(chǎn)生噪聲對前級電路的影響。在高要求的場(chǎng)合可在輸入輸出端加上濾波LC,可以有效地抑制模塊紋波噪音。但其濾波電路參數的選擇要適當,如輸出電容值C2要避免過(guò)大,防止模塊啟動(dòng)不良或損壞。
當應用在高電壓場(chǎng)合時(shí),電源輸入端有可能會(huì )出現高電壓脈沖沖擊,在對干擾性強或EMC要求嚴格的電路中,應在輸入端加上自恢復FUSE及TVS管進(jìn)行一級防護。電路圖如下圖所示:
這種方案需在輸出端也增加共模扼流圈或安規電容,這樣可以將高脈沖干擾電壓鉗制在模塊的可承受范圍內。但是對TVS管選擇需要根據不同的場(chǎng)合來(lái)選擇相應功率和電壓值,才能有效防止由于瞬間強烈干擾所造成的影響,在對于有長(cháng)期脈沖沖擊的現象,需增加持久過(guò)壓過(guò)流鉗制電路保護。
在工控系統的電源采用1:1隔離變壓器供電是傳統的抗干擾措施,對電網(wǎng)尖峰脈沖干擾能起到很好的效果。但1:1隔變效果的好壞取決于屏蔽工藝,最好的是選用0.2 mm厚的紫銅板材,在原副邊上各加一個(gè)屏蔽層。原邊屏蔽層通過(guò)一個(gè)電容器和副邊屏蔽層接一起,再接到副邊的地上,或者原邊屏蔽層接原邊地線(xiàn)和副邊屏蔽層接副邊地線(xiàn)。這種方案還能有效的隔離了接地環(huán)路的共模干擾,缺點(diǎn)是其體積較大。
工控電源系統的抗干擾措施還有很多,如:拉專(zhuān)線(xiàn)供電法、采用電源凈化器、鐵磁諧振交流穩壓器、在線(xiàn)式UPS 等抗尖峰脈沖干擾效果都很好。