P87LPC767单片机设计剩余电流保护器EMC设计

图4：剩余电流采样波形

数字采样方法具有数字滤波效果，对信号的通道干扰有抑制作用。设定每个周期采样100个点，由定时器T0产生采样时间间隔。将系统某相进线电源(如A相) 信号经过降压、整形电路如图5所示，转换为方波信号。作为单片机中断0的触发信号，在正常情况下电源信号的频率为50Hz左右，在两次中断期间，对剩余电流的采样次数为100次。当电源有高频干扰信号时，转换的方波信号也同步受到干扰，频率也叠加有高频脉冲，将对中断产生影响，两次中断触发的时间缩短，则两次中断期间对剩余电流的采样次数也将小于100次。利用单片机中断对剩余电流采样过程的监测，可以判断出系统是否受到高频干扰，采取相应的软件处理可以避免保护器的误动作。

图5：A相电源降压、整形电路

系统主程序通过对bgrc1进行判断，如果有效进行干扰软件处理，无效则采用测量过程没有受到电源的高频干扰，进行正常的计算处理。

其他抗干扰措施

断路或雷电瞬变过压引起的单极性浪涌，也是保护器电磁兼容设计的重点。在电源线的火线和零线间加入氧化锌压敏电阻，当加在压敏电阻两端的电压低于标称电压时，其电阻几乎无穷大，稍超过额定值后，电阻值便急剧下降，反应时间为ns级。压敏电阻可以使浪涌干扰大幅衰减，减小对其他电路的影响。

在设计剩余电流保护器PCB板时，综合考虑各种可能影响保护器性能的因素，提高PCB对干扰的抑制能力。强电电路集中线路板边缘一端，并与弱电部分保持适当距离。模拟信号处理电路和数字处理电路分离，由于采用单片机内部的A/D，两者不能做到完全分离，布线时使模拟地和数字地只在一点共地。系统电源线和地线加粗，空白的地方覆铜，采用网状结构，作为数字地的一部分，减小模拟信号对数字处理电路的干扰。单片机系统时钟电路尽可能靠近芯片引脚，并与其他器件和PCB走线保持适当空间，减少高频辐射对系统的影响。

由于采取的硬件、软件措施正确有效，该保护器顺利通过了产品型式试验，取得3C认证，运行可靠，没有出现误动作。采用单片机的中断，监测系统的电源干扰，继而监测交流信号的采样过程。实践证明，通过软件和硬件的配合，是消除交流采样系统高频干扰的有效方法。