3.3 EMI电磁干扰抑制3.3.1 CE滤波技术常见的电磁干扰有两种类型。

第一种是传导干扰，通过接地回路传播。

系统接地设计和实施得越好，线路上的噪声就越低。

在本质上，传导干扰是相线与中性线（或地线）之间的共模干扰。

第二种是高频辐射干扰，通常在电缆之间以容性耦合方式传播，它本质上属于差模干扰。

为了正确地安装EMI 滤波器，安装背板应是未油漆过的金属表面。

这样可以保证滤波器外壳与安装背板有更多的接触面积并且降低滤波器外壳与背板之间的阻抗。

接下来，应用接地线将背板连接到外壳框架或大地。

3.3.2 接地交流电源输入的地线必须连接到 PE 端子，PE 端子位于 CDHD 的前面板。

这对安全和减少EMI 电磁干扰都是必要的。

系统使用单点接地以避免接地形成回路。

强烈建议将驱动器安装到一个金属背板上，并用接地线将背板连接到大地。

为使驱动器背板与安装背板之间充分地导电接触，建议使用导电性好的材料，例如铝或镀锌钢板。

对于带油漆或涂层的金属面板，请去除与驱动器背板接触部分的涂层。

这样做的目的是使滤波器、驱动器、电源和大地之间的阻抗尽可能小，以降低高频信号可能产生的 EMI 电磁干扰。

使用网状屏蔽线或铜质母线进行接地连接。

连接接地线时，请尽量采用最短距离。

请确认电气柜内各部件之间连接完好。

使用带屏蔽层的导线将背板和电气柜门连接到电气柜主体。

不可用柜门铰链或插销来固定接地导线。

确保电气柜与大地之间连接良好。

接地导线规格应该与总电源输入导线规格一样或者小一号尺寸。

3.3.3 电缆屏蔽及固定为了尽可能地减少噪声辐射，并增加驱动系统的抗扰度水平，电机动力线缆和反馈线缆必须具有屏蔽层，屏蔽层两端均应接地。

将屏蔽层可靠地连接到接地金属表面，对于尽可能地减少噪声辐射和增加驱动系统的抗扰度水平是必不可少的。

它的作用是减小导线屏蔽和安装背板之间的阻抗。

建议将所有屏蔽线都连接到安装背板上。

电机动力电缆和反馈电缆被剥开的屏蔽层应尽可能短，减少电缆的暴露。

使用非绝缘的金属卡箍或电缆连接卡箍将屏蔽层连接到背板。

建议使用星形屏蔽连接，例如使用屏蔽母线。

对于进入电气柜的导线，请围绕导线一周（即 360°）进行屏蔽连接。

伺服驱动器和滤波器、外部制动电阻之间的连接导线都应该屏蔽。

3.3.4 输入电源滤波电源滤波既可以防止驱动器产生的传导干扰进入电源，又可以防止电源上的干扰进入驱动器。

要注意针对不同的系统，选用合适的滤波器。

滤波器类型取决于系统额定电压和额定电流大小，以及是单相电源还是三相电源。

一个输入线滤波器就可用于多轴控制的应用。

输入电源滤波器的使用必须遵循以下原则:•主电源滤波器的输入和输出导线应保持隔离。

•滤波器必须和驱动器固定在同一背板上。

•滤波器必须尽量靠近驱动器，以避免噪声通过容性耦合方式进入其他信号传输线和电缆。

•当将滤波器安装到背板上时，请去除背板上的任何油漆或涂层。

如果可能的话，请使用无油漆的金属背板。

•滤波器提供有接地端子。

所有接地端都需要连接到大地。

•滤波器会产生很高的漏电流。

在接通电源之前，滤波器必须接地！断电后0-10秒内，请要触滤波器。

3.3.5 电机线缆滤波电机线有必要使用铁氧体磁芯滤波。

这种额外的滤波器可增强系统的可靠性。

恶劣的非金属外壳表面，过长的、屏蔽层未接地（或没有屏蔽层）因而带有线-线（差模）噪声的电机线等等因素的存在，使得对电机导线进行滤波非常有必要。

电机导线上的噪声有可能是共模的，也有可能是差模的。

共模型传导干扰发生在每根电机导线和地（线对地）之间。

差模型辐射干扰存在于两根电机导线之间（线对线）。

电机线滤波可降低进入周围线路和邻近的设备 I/O 口的噪声电流。

3.3.6 I/O 信号线缆滤波可能需要进行I/O 滤波(取决于系统安装、实际应用和外围设备情况)。

为避免不需要的信号进入或干扰驱动器系统或其它辅助设备，可在 I/O 线上放置铁氧体磁芯。

3.3.7 EMI抑制附加建议强电线路和控制电缆应分开走线。

建议两者间距应至少在200mm 以上，并采取提高抗干扰度的措施。

如果输入电源和电机导线需要交叉布线，确保它们以90°交叉。

反馈线缆一般不要中继延长，因为这可能导致屏蔽层断开，并可能引入干扰影响信号的传输。

正确拼接电缆。

如您需要分线，使用内置金属屏蔽壳的连接器。

确保金属屏蔽壳围绕导线一周（即 360°）连接到导线的屏蔽层。

电缆的各部分都应很好的屏蔽。

不可通过端子排来分线。

对于模拟差分信号输入，使用带屏蔽层的双绞线，屏蔽层两端均应接地。

PWM型伺服驱动器EMI问题分析1. EMI问题的产生在任何系统中，形成电磁干扰必须具备三个基本条件，即干扰源、接受单元、有耦合通道。

其中有耦合通道指把能量动干扰源耦合的敏感接收器上，并使系统性能明显恶化的媒介。

在PWM系统中，电磁干扰的来源主要有以下几个方面。

1) 交流电网的负载突变交流电网负载突变时（如电动机启动、制动，各种用电器的通断等），在负载突变处产生瞬变电压波，其振幅可高于电源电压，而且前沿陡峭，频带很宽，相当于周期为毫秒至纳秒的高频振荡电压。

它经由直流稳压电源进入控制子线路，再经过寄生电容进入大地，构成闭合回路。

2) 强电干扰系统内部的强电元件，如电磁铁、继电器、接触器、电动机等感性负载，在通过过程中产生瞬时过电压和冲击电流。

这是高频振荡电压，它不仅影响驱动电路，而且会通过电源进入电子线路造成干扰，还可能经过布线电容、电磁感应干扰其他信号线路。

3) GTR切换PWM功率转换电路中GTR在开关切换过程中，大脉冲电流引起磁的或电磁的干扰幅值大而且变化快速，电流回路与地构成环路产生的磁场耦合形成最严重的干扰。

这种干扰最难消除、最复杂。

4) 辐射干扰直流伺服电机在PWM控制下，电枢绕组中的电流改变方向，形成磁场的急剧变化，其电刷的换向火花也全产生高频辐射，通过导线窜入电子控制线路，通过电机辐射干扰测速发电机。

另外还有一些功能性的干扰源，例如微处理机的时钟，三角波发生器，多谐波振荡器，PWM功率转换电路以及其他周期性信号发生器。

任何具有固定频率的设备都是一种潜在的连续波干扰源。

2. 干扰传递方式干扰信号可多种途径从扰源耦合到敏感单元上。

这些途径包括公共导线（例如：公共电源、公用连线等），设备间电容，相邻导线的互感，通过空间辐射以及交变电磁场中的导线。

传递方式式可归结为：传导耦合、公共阻抗耦合以及辐射电磁场耦合。

1) 传导耦合传导耦合就是通过导体来传播不希望有的电磁能量。

它们通过电源线、信号输入输出线路和控制线路等来传播干扰。

导线或导体是传递干扰的重要途径。

2) 公共阻抗耦合在PWM系统中，指令信号与反馈信号比较，再经电压、电流放大后控制直流伺服电动机，那么在信号号传递中总需要一个公共基准点——电位参考点，这就形成了公共阻抗，流进公共阻抗的电流便将干扰耦合到其它电路中去。

不良的接地方式是引起公共阻抗耦合的主要原因。

3) 辐射耦合所有的元器件或导线，当有电荷运行时都会辐射电磁场，电磁场又可分为近场和远场。

远场的耦合方式以碰辐射形式为主；近场耦台又分为电容性耦合和电感性耦合。

所谓电容性耦合．是指系统内部元器件和元器件之间、导线和导线之间、导线和元器件之间及导线、元器件和结构件之间，由于存在着分布电容，如果高电位的导体中有干扰电压，通过分布电容使低电位导体受到影响，也就是说，通过导线间的分布电容使某一电路对另一电路形成交链。

电感性耦合是指导体中电流流动时产生的磁通，通过互感被相邻导线或电路耦合而产生感应电压。

电感耦合的主要途径是通过变压器耦台和并行导线间的耦合，而并行导线间的耦台是最为严重的。

3. 消除干扰的方法正如上面所述，在任何系统中，形成电磁干扰必须具备三个基本条件，即干扰源、接受单元、有耦合通道。

在系统设计、制造、安装和调试过程中，只要消除了其中一个因素，干扰就被克服了。

例如抑制干扰的产生，切断传递干扰的通道，提高敏感接受单元的抗干扰能力，都可以克服电磁兼容性问题。

PWM系统电磁兼容问题抑制方法主要有以下几种。

1) 在干扰源处抑制干扰。

2) 采取良好的接地方式。

3) 加强屏蔽和隔离以阻断干扰串入通道。

4) 用滤波器阻挡及电容旁路，以消除干扰的传播。

5) 提高控制线路的抗干扰能力，降低系统对干扰的灵敏度。

6) 采取合理的元器件布局和布线。

PWM系统的功率损耗，除与功率转换电路GTR的饱和压降、集电报反向漏电流有关外，还直接与GTR的导通和关断有关。

随着开关频率的提高。

GTR的开关损耗也将越来越大。

为了提高PWM功率转换电路的效率应尽可能减小GTR的导通时间和关断时间。

但随着开关频率和开关速度的提高，由此而带来的干扰也将随之增加。

功率转换电路GTR的开通速率高，基极驱动电路提供的正向电流大，则施加到续流二极管上的反向电压上升率也大，尖峰电流幅度和也大。

因此，适当减缓CTR的开通速率（相应的开通损耗将增加，因而需要综合考虑）并限制集电极电流幅度或选用反向恢复时间短、复合电荷少的开关续流二极管，亦即造成GTR开通速度相对于续流二极管反向恢复时间缓慢，使能有效地减小尖峰电流。

另外抑制共态导通现象也能消除电磁兼容问题。

跨接在电源两端的两只GTR出现瞬间同时导通而造成功率转换电路的电源对地直通短路的现象，称为共态导通。

共态导通的现象一般出现在T型，H型PWM功率转换电路中。

由于共态导通，回路出现很大的短路电流．它不但会加大GTR的工作电流·增加瞬间功耗。

使GTR 很容易进入二次击穿区域，还会使系统产生干扰。

在H型功率转换电路中，有两组GTR周期地交替工作在开关状态。

如果同侧对管由于存储效应，使得导通的管子尚未截止时原来截止的管子就进入导通状态时，就会出现共态导通现象。

另一方面，当设计基极驱动电路中疏忽或工艺不当，有时幅度高于触发电平的瞬时干扰脉冲作用到基极驱动信号上．使要求截止的管子瞬时误触发导通，从而形成共态导通。

这时在电源线上的干扰脉冲幅度是相当高的。

无论从干扰角度，还是从可靠性和效率角度来分析，都必须防止共态导通的出现。

对于由GTR存储时间所引起的共态导通，采取开启延迟等方法排除；对于基极驱动干扰脉冲引起的共态导通，则必须设计共态脉冲互锁逻辑电路，以提高基极驱动电路的抗干扰能力。

另外正确地布置系统元器件及导线、是解决PWM系统电磁兼容性问题的有效途径。

它不仅可以减小各种寄生耦合，而且可使结构简化、调试方便、成本降低。

正确地布置元器件及导线，还必须考虑散热，防振等因素。

4. 总结至此，通过查阅电控系统设计和伺服产品手册等资料，本文分析了PWM型伺服驱动器引起EMI问题的原因和特点，还指出了各种措施来改善PWM型伺服系统的电磁兼容性能，文中列出了常见的电磁兼容抑制措施并进行了分析。