1 單片機系統的抗干擾設計

　　該剩余電流保護器采用P87LPC767單片機，剩余電流的采樣檢測、計算、顯示、動作判據、保護動作的執行等重要工作都由單片機完成，單片機系統本身的抗干擾能力直接決定整個保護器的抗干擾能力。而單片機本身的時鐘信號、復位電路、中斷信號、取樣信號等又容易受到電磁干擾的影響，消除或抑制電磁干擾信號對單片機的影響十分重要。

　　具體從以下幾個方面進行設計：

　　單片機工作電源和系統其他電路電源分開設計，避免其他電路對單片機工作電源產生影響，單片機工作電源設計留有足夠的余量，防止電源的波動影響單片機工作。在設計PCB板時，在單片機電源引腳接電容和瞬態電壓抑制器（TVS），如圖2所示。100 μF電解電容存儲的能量在電源波動時（降低）釋放出來，保持電源穩定;0.1μF的高頻電容可以吸收電源上的高頻干擾;TVS吸收瞬態浪涌功率，使兩極間的電壓箝位于一個預定值，保持單片機工作電源穩定。

　　復位電路采用P87LPC767單片機內部上電復位電路，避免干擾信號對復位電路的直接影響，只要單片機工作電源穩定，將不會出現誤復位引起的誤動作。中斷和其他I/O口電容進行濾波，減少干擾的影響。

　　系統軟件設計上，啟用P87LPC767內部的看門狗，防止PC受到干擾而失控，引起程序亂飛，進入“死循環”。在程序存儲空間的非程序區設置軟件陷阱，當由于干擾使操作系統失控而進入非程序區時，將引導指令轉向專門對程序出錯進行處理的程序，使程序納入正軌。

2 系統高頻干擾的消除——“采樣監測”法

　　由于閃電、接地故障或切換電感性設備而引起的信號參數產生瞬時擾動，產生的高頻干擾信號主要是通過系統進線電源進入系統內部。檢測這方面的抗干擾能力，主要是通過“電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗”驗證。根據低壓電器產品試驗標準要求，試驗時在供電輸入端疊加頻率為2 500 Hz，幅度4 000 V的群脈沖，分別進行相線、地線的差模、共模，正極性、負極性試驗，每項試驗時間均為1 min，群脈沖的波形如圖3所示。如果在“電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗”過程中保護器不產生誤動作，則這方面的抗干擾能力就是合格的。

　　本系統利用“采樣監測”法對電源上的高頻干擾進行監測，給出相應的標志，由軟件程序進行相應的處理，避免保護器誤動作。詳細原理如下：

　　為保證剩余電流測量的實時性，該保護器采用數字采樣法測量剩余電流，將剩余電流信號轉換為圖4所示的波形，送給P87LPC767單片機內部的A/D進行采樣測量。

　　數字采樣方法具有數字濾波效果，對信號的通道干擾有抑制作用。設定每個周期采樣100個點，由定時器T0產生采樣時間間隔。將系統某相進線電源（如A相） 信號經過降壓、整形電路如圖5所示，轉換為方波信號。作為單片機中斷0的觸發信號，在正常情況下電源信號的頻率為50Hz左右，在兩次中斷期間，對剩余電流的采樣次數為100次。

　　當電源有高頻干擾信號時，轉換的方波信號也同步受到干擾，頻率也疊加有高頻脈沖，將對中斷產生影響，兩次中斷觸發的時間縮短，則兩次中斷期間對剩余電流的采樣次數也將小于100次。利用單片機中斷對剩余電流采樣過程的監測，可以判斷出系統是否受到高頻干擾，采取相應的軟件處理可以避免保護器的誤動作。

　　監測采樣的軟件程序如下：

　　系統主程序通過對bgrc1進行判斷，如果有效進行干擾軟件處理，無效則采用測量過程沒有受到電源的高頻干擾，進行正常的計算處理。

3 其他抗干擾措施

　　斷路或雷電瞬變過壓引起的單極性浪涌，也是保護器電磁兼容設計的重點。在電源線的火線和零線間加入氧化鋅壓敏電阻，當加在壓敏電阻兩端的電壓低于標稱電壓時，其電阻幾乎無窮大，稍超過額定值后，電阻值便急劇下降，反應時間為ns級。壓敏電阻可以使浪涌干擾大幅衰減，減小對其他電路的影響。

　　在設計剩余電流保護器PCB板時，綜合考慮各種可能影響保護器性能的因素，提高PCB對干擾的抑制能力。強電電路集中線路板邊緣一端，并與弱電部分保持適當距離。模擬信號處理電路和數字處理電路分離，由于采用單片機內部的A/D，兩者不能做到完全分離，布線時使模擬地和數字地只在一點共地。系統電源線和地線加粗，空白的地方覆銅，