西門子6es7 361-3ca01-0aa0接口模塊
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盡管本文所討論的原理適用于廣泛的電源設(shè)計(jì)，但我們?cè)诖酥魂P(guān)注直流到直流的轉(zhuǎn)換器，因?yàn)樗膽?yīng)用相當(dāng)廣泛，幾乎每一位硬件工程師都會(huì)接觸到與它相關(guān)的工作，說(shuō)不定什么時(shí)候就必須設(shè)計(jì)一個(gè)電源轉(zhuǎn)換器。本文中我們將考慮與低電磁干擾設(shè)計(jì)相關(guān)的兩種常見(jiàn)的折中方案;熱性能、電磁干擾以及與pcb布局和電磁干擾相關(guān)的方案尺寸等。文中我們將使用一個(gè)簡(jiǎn)單的降壓轉(zhuǎn)換器做例子，如圖1所示。
福建石屹科技有限公司 李工180-6095加8542
在頻域內(nèi)測(cè)量輻射和傳導(dǎo)電磁干擾，這就是對(duì)已知波形做傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)，本文中我們著重考慮輻射電磁干擾性能。在同步降壓轉(zhuǎn)換器中，引起電磁干擾的主要開(kāi)關(guān)波形是由q1和q2產(chǎn)生的，也就是每個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管在其各自導(dǎo)通周期內(nèi)從漏極到源極的電流di/dt。圖2所示的電流波形(q和q2on)不是很規(guī)則的梯形，但是我們的操作自由度也就更大，因?yàn)閷?dǎo)體電流的過(guò)渡相對(duì)較慢，所以可以應(yīng)用henry ott經(jīng)典著作《電子系統(tǒng)中的噪聲降低技術(shù)》中的公式1。我們發(fā)現(xiàn)，對(duì)于一個(gè)類似的波形，其上升和下降時(shí)間會(huì)直接影響諧波振幅或傅里葉系數(shù)(in)。
其中，n是諧波級(jí)次，t是周期，i是波形的峰值電流強(qiáng)度，d是占空比，而tr是tr或tf的 值。
在實(shí)際應(yīng)用中，極有可能會(huì)同時(shí)遇到奇次和偶次諧波發(fā)射。如果只產(chǎn)生奇次諧波，那么波形的占空比必須精確為50%。而實(shí)際情況中極少有這樣的占空比精度。
諧波系列的電磁干擾幅度受q1和q2的通斷影響。在測(cè)量漏源電壓vds的上升時(shí)間tr和下降時(shí)間tf，或流經(jīng)q1和q2的電流上升率di/dt 時(shí)，可以很明顯看到這一點(diǎn)。這也表示，我們可以很簡(jiǎn)單地通過(guò)減緩q1或q2的通斷速度來(lái)降低電磁干擾水平。事實(shí)正是如此，延長(zhǎng)開(kāi)關(guān)時(shí)間的確對(duì)頻率高于 f=1/πtr的諧波有很大影響。不過(guò)，此時(shí)必須在增加散熱和降低損耗間進(jìn)行折中。盡管如此，對(duì)這些參數(shù)加以控制仍是一個(gè)好方法，它有助于在電磁干擾和熱性能間取得平衡。具體可以通過(guò)增加一個(gè)小阻值電阻(通常小于5ω)實(shí)現(xiàn)，該電阻與q1和q2的柵極串聯(lián)即可控制tr和tf，你也可以給柵極電阻串聯(lián)一個(gè) “關(guān)斷二極管”來(lái)獨(dú)立控制過(guò)渡時(shí)間tr或tf(見(jiàn)圖3)。這其實(shí)是一個(gè)迭代過(guò)程，甚至連經(jīng)驗(yàn) 富的電源設(shè)計(jì)人員都使用這種方法。我們的 目標(biāo)是通過(guò)放慢晶體管的通斷速度，使電磁干擾降低至可接受的水平，同時(shí)保證其溫度足夠低以確保穩(wěn)定性。
開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)的物理回路面積對(duì)于控制電磁干擾也非常重要。通常，出于pcb面積的考慮，設(shè)計(jì)者都希望結(jié)構(gòu)越緊湊越好，但是許多設(shè)計(jì)人員并不知道哪部分布局對(duì)電磁干擾的影響 ?；氐街暗慕祲悍€(wěn)壓器例子上，該例中有兩個(gè)回路節(jié)點(diǎn)(如圖4和圖5所示)，它們的尺寸會(huì)直接影響到電磁干擾水平。
ott關(guān)于不同模式電磁干擾水平的公式(2)示意了回路面積對(duì)電路電磁干擾水平產(chǎn)生的直接線性影響。
e=263×10-16(f2ai)(1/r) (2)
輻射場(chǎng)正比于下列參數(shù)：涉及的諧波頻率(f，單位hz)、回路面積(a，單位m2)、電流(i)和測(cè)量距離(r，單位m)。
此概念可以推廣到所有利用梯形波形進(jìn)行電路設(shè)計(jì)的場(chǎng)合，不過(guò)本文僅討論電源設(shè)計(jì)。參考圖4中的交流模型，研究其回路電流流動(dòng)情況：起點(diǎn)為輸入電容器，然后在q1導(dǎo)通期間流向q1，再通過(guò)l1進(jìn)入輸出電容器， 返回輸入電容器中。
當(dāng)q1關(guān)斷、q2導(dǎo)通時(shí)，就形成了第二個(gè)回路。之后存儲(chǔ)在l1內(nèi)的能量流經(jīng)輸出電容器和q2，如圖5所示。這些回路面積控制對(duì)于降低電磁干擾是很重要的，在pcb走線布線時(shí)就要預(yù)先考慮清器件的布局問(wèn)題。當(dāng)然，回路面積能做到多小也是有實(shí)際限制的。
6es7 334-0ke00-0ab0 模擬量輸入(4路rtd)/模擬量輸出（2路）
6es7 334-0ce01-0aa0 模擬量輸入(4路)/模擬量輸出（2路）
附件
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6es7 361-3ca01-0aa0 im361接口模塊
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6es7 368-3bc51-0aa0 連接電纜 (2.5米)
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通訊模塊
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6es7 340-1bh02-0ae0 cp340 通訊處理器（20ma/tty）
6es7 340-1ch02-0ae0 cp340 通訊處理器（rs485/rs422）
6es7 341-1ah01-0ae0 cp341 通訊處理器（rs232）
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6es7 341-1bh01-0ae0 cp341 通訊處理器（20ma/tty）
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6es7 870-1aa01-0ya0 可裝載驅(qū)動(dòng) modbus rtu 主站
6es7 870-1ab01-0ya0 可裝載驅(qū)動(dòng) modbus rtu 從站
6es7 902-1ab00-0aa0 rs232電纜 5m
6es7 902-1ac00-0aa0 rs232電纜 10m
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6es7 902-3ag00-0aa0 rs485/rs422電纜 50m
6gk7 342-5da02-0xe0 cp342-5通訊模