变频空调单片机测控系统的抗干扰设计

图3光耦合器的应用

图4光耦合器的应用

（1）采用隔离电源消除各功能模块间的相互影响，提高抗干扰的能力；

（2）使用低通滤波器电源系统的干扰源大部分是高次谐波，因此利用低通滤波器滤掉高次谐波，以改善电源波形；

（3）采用分散独立的功能块供电在每块系统功能模块上用三端稳压集成芯片，如7805等集成稳压电源。每个功能块单独对电源进行过载保护，不会因某块稳压电源故障而使整个系统遭到破坏，且减少了公共阻抗的相互耦合和公共电源的相互耦合，大大提高了供电可靠性，也有利于电源散热。

地线干扰通常表现为外部干扰通过公共地线进入主机系统，数字地线的干扰还表现为逻辑地的不等电位。因此，单片机系统的地线布置相当重要。解决地线干扰的办法是正确处理好地线隔离问题，同时为了避免模拟电路引入的噪声通过地阻抗对数字电路产生影响，数字地与模拟地应分开布线，单点连接。

将以上原则应用于实际系统的设计中，本系统采用了如图2所示的电源、地线抗干扰设计。

23过程通道抗干扰措施

过程通道主要是单片机系统本身和外围器件所产生的联系。前向接口、后向接口与主机以及主机之间相互进行信息传输的路径，它的干扰主要是长线传输的干扰。系统中解决的办法是采取光电耦合的措施。

光电耦合是采用半导体光电耦合器件进行隔离。它的主要优点是能有效地抑制尖峰脉冲及各种干扰，使输入电路中的干扰信号不能直接从电路上进入输出电路，从而使过程通道上信噪比大大提高。光电耦合有很强的抗干扰能力，原因如下：

（1）光电耦合的输入阻抗很小，一般只有100Ω～1kΩ之间，而干扰源内阻很大，通常为100kΩ～100MΩ之间，因此分压到光电耦合器输入端的噪声很小；

（2）干扰噪声虽有较大的电压幅度，但能量小，只

能形成微弱电流，而光电耦合器输入部分的发光二极管是在电流状态下工作的，即使有很高电压幅值的干扰由于不能提供足够的电流而被吸收；

（3）光电耦合是在密封条件下实现输入电路和输

出电路的光耦合，不会受到外界光线的干扰；

（4）输入电路和输出电路之间分布电容极小，一

般为0.5～2pF之间，而且绝缘电阻极大。因此，电路一边的干扰很难通过光电耦合器馈送到另一边去。[2]

系统主要在三种情况下应用了光电耦合器。其一是室内机信号由CPU的P21脚经过光耦输入到通信线上去，如图3所示。为了使光耦两端的输入和输出电平与各自的电路匹配，将光耦两边的电源分别置为各自电路的电源。电路中的＋12V电源通过一个1kΩ的电阻接光耦的输入端，这个电阻作为光耦通路中的限流电阻，通过光耦输入端的电流大小为I=12mA。因为电流传输率接近100％，故在输出一侧使220V电源通过一个22kΩ的电阻，I′=220/22k=10mA，略小于输入端电流。第二个应用光电耦合的地方是室内机接收室外机的信号处。第三个应用光电耦合的场合是单片机输出驱动PG电机处，如图4所示。其原理分析完全同上，不再赘述。

从以上的分析看出，通过AC/AC隔离电源和光电耦合电路，使以单片机为核心的中央处理控制系统与外界完全隔离开来，极大地提高了系统运行的抗干扰能力，如图5所示。