智能型剩余电流保护器的EMC电路设计

概述：
本文提出了一种基于单片机设计的智能型剩余电流保护器。从多个方面介绍该智能型剩余电流保护器的EMC设计方法，通过软件和硬件的配合，从而实现减少高频辐射对系统的影响。

1 能型剩余电流保护器系统介绍
EMC是指设备或系统在其电磁环境中能工作且不对该环境中任何物体构成不能承受的电磁骚扰的能力。剩余电流保护器作为电网末端供电线路保护装置（400V以下），必须满足。
EMC国家标准GB/T17626.5-1999要求，取得3C认证，才能投入电网运行。图1为用 P87LPC767单片机设计的智能型剩余电流保护器系统框图，在电路设计、软件设计、PCB板设计等方面同步考虑其EMC设计。剩余电流保护器是一种低 压电器设备，内部没有大功率的高频电路，电磁辐射微弱，它产生的电磁骚扰对其他设备影响很小，这方面不是EMC设计的重点。剩余电流保护器EMC设计的重 点是其在受到其他设备产生的电磁干扰时能保持稳定工作的能力，也即抗干扰能力。剩余电流保护器受到的干扰主要来自电网本身，主要有线路突然断路或雷电瞬变 过压引起的单极性浪涌（冲击），以及由于闪电、接地故障或切换电感性设备而引起的信号参数产生瞬时扰动，这两方面是EMC设计的重点，也是设计的难点。下 文从多个方面介绍该智能型剩余电流保护器的EMC设计方法。

图1:智能型剩余电流保护器系统框图

2 系统的抗干扰设计
该剩余电流保护器采用P87LPC767单片机,剩余电流的采样检测、计算、显示、动作判据、保护 动作的执行等重要工作都由单片机完成，单片机系统本身的抗干扰能力直接决定整个保护器的抗干扰能力。而单片机本身的时钟信号、复位电路、中断信号、取样信 号等又容易受到电磁干扰的影响，消除或抑制电磁干扰信号对单片机的影响十分重要。
具体从以下几个方面进行设计：
单片机工作电源和系统其他电路电源分开设计，避免其他电路对单片机工作电源产生影响，单片机工作电源设计留有足够的余量，防止电源的波动影响单片机工作。在设计PCB板时，在单片机电源引脚接电容和瞬态电压抑制器（TVS），如图2所示。100 μF电解电容存储的能量在电源波动时（降低）释放出来，保持电源稳定；0.1μF的高频电容可以吸收电源上的高频干扰；TVS吸收瞬态浪涌功率，使两极间的电压箝位于一个预定值，保持单片机工作电源稳定。

　

图2:单片机电源引脚设计
复位电路采用P87LPC767单片机内部上电复位电路，避免干扰信号对复位电路的直接影响，只要单片机工作电源稳定，将不会出现误复位引起的误动作。中断和其他I/O口电容进行滤波，减少干扰的影响。
系统软件设计上，启用P87LPC767内部的看门狗，防止PC受到干扰而失控，引起程序乱飞，进入“死循环”.在程序存储空间的非程序区设置软件陷阱，当由于干扰使操作系统失控而进入非程序区时，将引导指令转向专门对程序出错进行处理的程序，使程序纳入正轨。
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