作者：彭軍 杜復(fù)旦 管伯良

        摘  要：描述了利用TMS320C24x DSP來(lái)控制電機(jī)的過(guò)程中,如何減少電磁干擾的印刷電路板的設(shè)計(jì)技術(shù)和最適宜的PWM模式的軟件代碼技術(shù)。

        關(guān)鍵詞：電磁干擾(EMC)；DSP；PWM；MOTOR

        電磁干擾在工業(yè)控制中越來(lái)越成為一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題［1］。在使用TMS320C24X DSP控制器來(lái)控制數(shù)字電機(jī)的應(yīng)用中，如何減少電磁干擾也是一個(gè)重要的問(wèn)題。在電機(jī)控制中，一方面，要在電路設(shè)計(jì)上盡量減少電磁干擾的產(chǎn)生，另一方面，因?yàn)樽畲蟮碾娏髟赑WM控制H橋（優(yōu)化的PWM的開(kāi)關(guān)模式）中是具有代表性的，同樣的空間矢量PWM之和或者不穩(wěn)定的PWM載波信號(hào)能更進(jìn)一步地減少電磁干擾，我們可采用最適宜的PWM模式，使用軟件代碼技術(shù)來(lái)減少電磁干擾。下面我們就從硬件和軟件兩方面來(lái)分析說(shuō)明電磁干擾的產(chǎn)生及減少電磁干擾的措施［2］。

        1 電路設(shè)計(jì)時(shí)電磁干擾的產(chǎn)生及措施

        在電磁電路中的電磁兼容性很大范圍是由線(xiàn)路貯藏和互相連接的成分決定的。有從天線(xiàn)返回的相應(yīng)信號(hào)列是能放射出電磁能量的，其最主要是由于電流幅值、頻率和電流線(xiàn)圈的幾何面積決定的。通常，有3個(gè)主要的電磁干擾來(lái)源：電源、高頻信號(hào)、振蕩器電路。下面我們分別分析產(chǎn)生原因及其防范措施。

        1.1 電源

        當(dāng)1個(gè)CMOS反向換流器在改變輸出狀態(tài)時(shí)，兩個(gè)晶閘管會(huì)有一段很短的時(shí)間同時(shí)導(dǎo)通。這會(huì)使電流增長(zhǎng)很快，導(dǎo)致在電源線(xiàn)路上出現(xiàn)電流尖峰，引起一段或長(zhǎng)或短的電源線(xiàn)路的短路，這被證實(shí)是產(chǎn)生電磁干擾的一個(gè)重要原因。

        減弱電源電壓的波動(dòng)，使其接近1個(gè)100 nF瓷旁路電容器的供應(yīng)，是十分有效的。然而，由于電路的寄生成份，例如集成和電源線(xiàn)路的阻抗，旁路電容器是不能有效減少電流峰值的，因此也不能減少輻射干擾。為了抑制這些電流尖峰（至少在電源線(xiàn)路上）使其不擴(kuò)展到其他部位，我們用一個(gè)方法可以做到，就是在極間耦合電容器和電源線(xiàn)路之間增加1個(gè)感應(yīng)線(xiàn)圈LH，如圖1所示。LH應(yīng)接近TMS320F24X DSP芯片，以方便干擾被抑制。

        1.2 信號(hào)回路

        高頻信號(hào)回路，例如較低地址線(xiàn)、時(shí)鐘信號(hào)、串行口等等，通常由幾個(gè)并聯(lián)的100 k和10k的負(fù)載，來(lái)產(chǎn)生1個(gè)CMOS的信號(hào)輸出，帶或者不帶這負(fù)載會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很高的電流峰值。

        我們可用2種方法來(lái)減少這方面造成的電磁干擾,第1種是盡可能地減少這些電流，方法是在輸出接1個(gè)大約為50 Ω的電阻。傳輸線(xiàn)原理表明這個(gè)電阻（內(nèi)部+外部電阻）只要小于或者等于一般的線(xiàn)路阻抗值70~120 Ω的話(huà)，對(duì)速率是沒(méi)有什么負(fù)面影響的。第2個(gè)防范措施是使天線(xiàn)盡可能的小，最有效的方法是僅僅保持臨界線(xiàn)路（優(yōu)先時(shí)鐘回路、低地址回路、其他數(shù)據(jù)回路）盡可能的短。TMS320C24x的CPU時(shí)鐘倘若復(fù)位后由CLKOUT1提供，在不使用時(shí)最好切斷他。當(dāng)外存儲(chǔ)器不用時(shí)，可以通過(guò)拉高或拉低數(shù)據(jù)線(xiàn)來(lái)避免由于懸空輸入端而引起的任何電流［4］。

        1.3 振蕩器

        在數(shù)字系統(tǒng)中最高的連續(xù)頻率通常是由時(shí)鐘發(fā)生器產(chǎn)生的，在C24x DSP的內(nèi)部振蕩器中使用1個(gè)晶體，這有助于減少高頻電流，同時(shí)被電流通路圍住的面積會(huì)減少電磁干擾。由于晶體在共振頻率上的幾百kΩ的高阻抗，電流在引起晶體共振的頻率上是很小的。然而CMOS反向換流器的輸出電壓是1個(gè)包含諧波的方波信號(hào)，所以晶體不再表示為1個(gè)高阻抗，這會(huì)引起很大的電流。解決辦法是加上1個(gè)串聯(lián)電阻使這些電流成分減少。

        2個(gè)旁路電容器會(huì)在振蕩頻率時(shí)產(chǎn)生1個(gè)很小的電阻，因此會(huì)存在1個(gè)重要的電流回路CsXCs。為了使輻射最小，面積要盡可能的小。圖1提供了1個(gè)外部晶體與TMS320F241 DSP相連的方案。串聯(lián)電阻的大小為1 kΩ，晶體的并聯(lián)電阻可以根據(jù)要求來(lái)接入。

        2 優(yōu)化PWM模式，減少電磁干擾

        當(dāng)印刷電路板完成后，TMS320C24x DSP的PWM單元可以用來(lái)提供1個(gè)優(yōu)化的開(kāi)