变频器中电路的EMC方案设计

　　1 主回路吸收电路与di/dt抑制电路

　　整流电路在输入侧要接抗雷击过电压或操作过电压吸收电路，这种吸收电路由星形连接的高频、高压电容器(如470p/2Kv)和压敏电阻(如20k/1Kv)组成，具体电路见图1中R1、R2、R3 和C1、C2、C3。逆变器部分在高频开关状态时，产生电压尖脉冲，如果不加以处理将损坏IGBT模块、干扰驱动电路。采用吸收电路可以抑制电压尖脉冲，当前变频器中常用的吸收电路有三种形式，如图2 所示，根据所用开关器件和功率等级来选择使用。

图2 IGBT常用吸收电路

　　2 控制及驱动电路的电路板EMC设计现代

a)缩短高频走线布局图 b)数字与模拟电路分开线布局图

　　图3 两种参考布局图

　　在整个PCB中，布线过程限定最高、技巧最细、工作量最大，布线不当会产生严重的电磁干扰。以变频器控制电路为例，布线中应遵循如下基本原则：电路板尽量采用四层板;印制导线的布设应尽可能短，拐弯成圆角;印制导线宽度最小不宜小于0.2mm,间距一般可取0.3mm,公共地线应尽可能的粗;布线顺序应遵循先布高频线(如PWM 信号线)、干扰线(如晶振走线), 后布普通线;数字区与模拟区尽可能隔离，并且数字地与模拟地要分离;多层线路板的电源和地线是由不蚀刻的铜箔板形成,这种大的接地平面形成了极低的电源阻抗。因此多层板的优点在于对公共耦合阻抗不太敏感，且提供了屏蔽。下图4给出四层板布线示意图。

图 4 四层板布线实例

　　3)旁路和去耦

　　旁路和去耦可防止能量从一个电路传到另一个电路，近而提高配电系统的质量。通过合理布置去耦电容可以为器件提供局部化的DC电源，减少跨板浪涌电流以及进入到电路板的高频能量。通过增加旁路电容产生AC通路来消除无意义能量进入敏感部分，另外还可以提供带宽受限滤波。

图5 去耦电容模型及安装图

　　上图5 a)给出了去耦电容的实际等效电路，b)给出了正确安装方法(右图)和错误安装方法(左图)的对照。可以得知，去耦电容引线尽可能短才能减小寄生参数、达到很好的去耦效果。

　　4)PCB接地

　　接地是使不希望的噪声干扰极小化并对电路进行划分的一个重要方法。适当应用PCB的接地方法及电缆屏蔽将避免许多噪声问题。设计变频器时，在设计期间考虑接地是最经济的，不仅从PCB，而且能从系统的角度防止辐射和进行敏感度防护，具体考虑如下几方面：

　　●对PCB系统分区时，使高带宽的噪声电路与低频电路分开;

　　●设计PCB时，使干扰电流不通过公共的接地回路影响其它电路;