为此,本文在数字控制系统与驱动电路之间采用光纤连接。图8给出了采用光纤接收和发射的连接方式。
光纤连接的发射和接收之间没有直接的电气连接,能够精确传送PWM控制信号,不仅解决了功率电路和控制电路之间的强弱电隔离,抗电磁干扰问题,而且能够实现驱动信号的远距离传送,延时小。
3)PCB抗干扰措施
(1)采用电源平面和地平面 由于数字控制系统是高频和高速的数字脉冲电路,所以它们的信号接地系统必须具有极低的地阻抗,电路中所有元件接到参考地的引线电感尽可能小,另外为了减小电源瞬态噪声电压,要减小电源线的引线电感。所以,本文的数字控制系统采用四层板结构,中间两层为单独的电源层和地层,可以大大减小因公共阻抗耦合产生的传导干扰。
(2)去耦滤波抗干扰配置去耦电容可以抑制因负载变化而产生的噪声,具体做法是:在电源输入端要跨接电解电容;在数字集成电路芯片的VCC和GND之间用高频低电感的陶瓷电容进行去耦滤波,去耦电容供电回路的面积越小越好,越接近芯片越好,去耦电容引线越短越好。
(3)数字与模拟电路的处理数字控制系统中既有模拟电路又有数字电路,要把它们尽量分开,并且将模拟电路的地和数字电路的地分开,最后再接到一起,在共接点选用合适的电感,将数字电路中的最强干扰隔离掉,接法如图9所示。
另外,集成数字电路芯片没有用到的管脚不要浮空,应该接到GND或VCC,防止不必要的开关转换和噪声产生。
2.1.4 驱动保护电路抗干扰措施
本文采用Powerx公司的集成驱动模块M57962L,在抗干扰方面,它有以下优点:
1)内部具有高速光耦,将驱动脉冲信号与驱动电路内部隔离,这样控制电路与驱动电路实现了电气隔离,防止因电气耦合产生的干扰;
2)栅极驱动采用双极性控制电压,使用负的栅极电压可以获得较高的抗干扰性,图10是采用光纤传送的驱动电路示意图。
此外,我们采用了以下抗干扰措施。
1)将门极驱动电阻扩大到样本中记载的标准值的2~3倍,这样可以使交换时间变长,从而使IGBT的dv/dt及di/dt降低。
2)为了抑制主功率电路对驱动电路的干扰,需要对驱动电路的元件合理布局,如图11所示。
(1)S1和S3相邻,S2和S4相邻,两组之间保持适当的距离。
(2)驱动保护电路与IGBT模块之间选用阻抗高、抗共模干扰能力强的双绞线,引线尽可能短,以减小寄生电感,两线间互绞越密效果越好。
3)每个lCBT触发电路均采用通过变压器隔离的相互独立的电源供电,以避免电磁噪声通过公共阻抗耦合对彼此产生干扰。