邊沿濾波器 - 噪聲敏感中使用PWM伺服放大器

　　脫機(jī)供電的放大器從主電源獲取交流電源，并用一個(gè)內(nèi)置整流器為直流總線供電(圖 3)。直流總線的負(fù)端不能用于連接電機(jī)電纜屏蔽，因?yàn)檫@是非隔離式直流供電放大器。在這種拓?fù)渲?，總線電壓一般為100V或比大地電位要低許多，因此將電纜屏蔽連接到這個(gè)電位上會(huì)構(gòu)成安全方面的危險(xiǎn)。

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　　非隔離的直流供電放大器的工作電壓取自線路隔離的直流電源。這些電源的負(fù)電壓線通常直接連接到大地。在這種結(jié)構(gòu)中，將電纜屏蔽連接到公共總線是安全、可行、高效的。

　　對(duì)于脫機(jī)供電的放大器，應(yīng)將屏蔽層連接到放大器的機(jī)殼接地。放大器內(nèi)置的高電壓、安全額定值電容可將總線旁路至機(jī)殼接地。這一連接為噪聲電流提供了一條路徑，使之流經(jīng)屏蔽返回其源，即總線。

　　脫機(jī)供電放大器一般比直流供電放大器的工作電壓高，因此，其 PWM 輸出的 dv/dt 也要高于直流供電放大器。此外，由于電纜屏蔽電流先流經(jīng)內(nèi)置電容器，然后才返回放大器的總線，因此電纜屏蔽的效果比直流供電方案的要低。所以，采用脫機(jī)供電放大器的系統(tǒng)中PWM噪聲問題也更難以解決。

　　對(duì)于使用脫機(jī)供電放大器的噪聲敏感應(yīng)用，可以采用另外一種削減噪聲工具，即PWM邊沿濾波器。PWM 邊沿濾波器采用無源元件降低放大器 PWM邊沿的dv/dt(圖 4)。

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　　PWM邊沿濾波器串接于放大器和電機(jī)之間，增加PWM邊沿的上升、下降時(shí)間。邊沿濾波器可以減少所有電容性耦合電流的峰值幅度。同樣，邊沿濾波器設(shè)計(jì)的總體效率與濾波器效果之間也存在著一種折衷?？蓪⑸仙?、下降時(shí)間降低一個(gè)以上量級(jí)的濾波器設(shè)計(jì)過于龐大，功耗也太大。實(shí)際應(yīng)用中更加有效的是一種能中度減少上升、下降時(shí)間的邊沿濾波器。圖中的實(shí)例是一個(gè)實(shí)際邊沿濾波器的效果，其中dv/dt從0.5降低至小于0.2V/ns。噪聲電流也以相同因數(shù)降低：I=Cdv/dt=(2.5 nF+0.5 nF)×0.2V/ns=0.6A。

　　為使邊沿濾波器效果最大化，應(yīng)盡量將其靠近放大器放置。對(duì)邊沿濾波器與放大器之間連接的電纜作屏蔽，并使之盡量短。保持邊沿濾波器與電機(jī)之間電纜的屏蔽，并確保每個(gè)屏蔽電纜段之間的連續(xù)性。