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原文传递一种无人机舵机控制驱动系统电磁兼容设计方法

专利名称：	一种无人机舵机控制驱动系统电磁兼容设计方法
摘要：	一种无人机舵机控制驱动系统电磁兼容设计方法，其过程与无人机舵机控制驱动系统的开发、验证过程同步，包括了干扰源分析及确定、敏感电路分析及确定、电磁兼容方案设计、软件抗干扰设计；其中电磁兼容方案设计为无人机舵机控制驱动系统电磁兼容设计的重点，包括控制驱动系统整体布局设计、接地设计、隔离设计、PCB板布线及敷地设计、电磁屏蔽设计、连接电缆屏蔽设计；通过本发明方法设计验证的无人机舵机控制驱动系统，具有极低的电磁辐射水平和极强的抗电磁干扰的能力，同时保证了在复杂电磁环境下稳定、可靠工作的能力，因此具有良好的电磁兼容性。
专利类型：	发明专利
申请人：	洛阳安怀达智能科技有限公司
发明人：	向华安;张占良;焦郑瑞;王浩;李艳丽
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T15:00:00+0805
申请号：	CN201911411033.4
公开号：	CN111152933A
代理机构：	郑州中科鼎佳专利代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：	李路平
分类号：	B64F5/00;B64C13/38;B;B64;B64F;B64C;B64F5;B64C13;B64F5/00;B64C13/38
申请人地址：	471800 河南省洛阳市新安县洛新产业集聚区广深路3号
主权项：	1.一种无人机舵机控制驱动系统电磁兼容设计方法，其特征是：无人机舵机控制驱动系统电磁兼容设计过程与无人机舵机控制驱动系统的开发过程同步，具体包括以下步骤： S1、干扰源分析及确定：无人机舵机控制驱动系统包括控制模块、功率驱动模块、舵执行机构；其中控制模块包括DSP、CAN通信接口电路、总线驱动器、角度解码电路、差分接收电路；其中功率驱动模块包括逻辑综合电路、过流保护电路、驱动电路、逆变电路；所述控制模块、功率驱动模块、舵执行机构通过电缆连接；其中舵执行机构包括作动器、角度传感器，作动器中包括无刷直流电机；所述功率驱动模块的驱动电路、逆变电路，及舵执行机构的无刷直流电机在工作中存在瞬变大电流，因此产生对外辐射高频谐波电磁干扰；所述控制模块的DSP、角度解码器工作时时钟源产生高频电磁干扰；所述控制模块、功率驱动模块、舵执行机构连接电缆易辐射电磁干扰； S2、敏感电路分析及确定：控制模块工作电压低、频率高，易受到电磁辐射、及传导干扰；控制模块、功率驱动模块之间通过电缆连接，控制模块易受到电缆传导的功率驱动模块高频谐波干扰；功率驱动模块、无刷直流电机之间，及无刷直流电机、编码器之间通过电缆连接，无刷直流电机、编码器之间连接电缆易受到功率驱动模块、无刷直流电机之间连接电缆对外辐射的高频谐波电磁干扰； S3、电磁兼容方案设计：包括控制驱动系统整体布局设计、接地设计、隔离设计、PCB板布线及敷地设计、电磁屏蔽设计、连接电缆屏蔽设计；控制驱动系统整体布局设计中，将控制模块、功率驱动模块分离设置，控制模块、功率驱动模块、舵执行机构近距离设置；控制驱动系统在接地设计上，共分为控制模块的数字地、功率驱动模块的功率地，以及控制模块、功率驱动模块的屏蔽地；其中控制模块的数字地采用分割、多点接地，其包括DSP地、CAN通信接口电路地、总线驱动器地、角度解码电路及差分接收电路地，相互分割的地之间通过磁珠连接；其中功率驱动模块的功率地分割为两块，其包括逻辑综合电路、过流保护电路的信号地，及驱动电路、逆变电路的驱动地，两个地之间通过磁珠连接；所述数字地、功率地、屏蔽地之间相互物理隔离；隔离设计上，控制模块的总线驱动器与功率驱动模块的逻辑综合电路间采用光隔离耦合电路进行电隔离； PCB板布线及敷地设计上，PCB板采用双层板或多层板，磁珠设置在PCB板背面，其余所有电子器件设置在PCB板正面；对于控制模块的PCB板正面，以DSP、CAN通信接口电路、总线驱动器，及角度解码电路、差分接收电路进行分区，相关电子器件设置在同一个分区中，在PCB板背面相应正面的分区敷设连续网格敷地，形成独立的DSP地、CAN通信接口电路地、总线驱动器地，及角度解码电路、差分接收电路地，需接地的电子器件端通过多个过孔接地，PCB板背面的多个地通过磁珠连接，PCB板正面的晶振设置位置靠近DSP或角度解码器，晶振外壳做接地处理，电源线加宽处理，所有走线拐角做圆角处理，PCB板背面走线包围在连续网格敷地中；对于功率驱动模块的PCB板正面，以逻辑综合电路、过流保护电路，及驱动电路、逆变电路进行分区，相关电子器件设置在同一个分区中，在PCB板背面相应正面的分区敷设连续不留白敷地，形成逻辑综合电路、过流保护电路的信号地，及驱动电路、逆变电路的驱动地，需接地的电子器件端通过多个过孔接地，PCB板背面的两个地通过磁珠连接，电源线、地线加宽处理，所有走线拐角做圆角处理，PCB板背面走线包围在连续不留白敷地中；电磁屏蔽设计上，控制模块、功率驱动模块设置在金属盒中，其中功率驱动模块的逆变电路设置在远离控制模块的位置；金属盒侧面固定设置有三个连接插座，通过电缆分别与飞控系统、舵执行机构的无刷直流电机及角度传感器连接；三个连接插座上均设置有屏蔽地接口，三个屏蔽地接口通过同一点连接金属盒；连接电缆屏蔽设计上，三根连接电缆均设置有外屏蔽层，外屏蔽层通过连接插座的屏蔽地接口与金属盒连接；其中与飞控系统连接电缆中的CAN总线采用双绞屏蔽线； S4、电源设计：在电源设置上，控制模块、功率驱动模块供电的电源为两个独立的电源；其中为控制模块供电的电源经电源转换模块转换后连接到控制模块，电源转换模块与控制模块分离设置；其中为功率驱动模块供电的电源直接与功率驱动模块连接； S5、软件抗干扰设计：软件抗干扰设计针对无人机舵机控制驱动系统与飞控系统的通信，采用通信信息校验设计，对接收到的控制指令帧头、控制ID进行校验和判断，不符合通信协议的指令均舍弃，不予响应及应答。 2.根据权利要求1所述无人机舵机控制驱动系统电磁兼容设计方法，其特征是：无人机舵机控制驱动系统电磁兼容设计结果须进行验证，其验证过程与无人机舵机控制驱动系统的功能测试验证过程同步；无人机舵机控制驱动系统工程样品完成后，在进行控制模块、功率驱动模块电路性能、功能测试时，同步测试关键节点信号的波形质量。
所属类别：	发明专利