1. Przyczyny zakłóceń elektromagnetycznych i środki zabezpieczające
W szybkich silnikach bezszczotkowych problemy EMC są często głównym tematem i trudnością całego projektu, a proces optymalizacji całego EMC zajmuje dużo czasu. Dlatego należy najpierw poprawnie rozpoznać przyczyny przekroczenia normy EMC i zastosować odpowiednie metody optymalizacji.
Optymalizacja EMC zaczyna się głównie od trzech kierunków:
- Popraw źródło zakłóceń
W sterowaniu szybkimi silnikami bezszczotkowymi najważniejszym źródłem zakłóceń jest obwód napędowy składający się z urządzeń przełączających, takich jak MOS i IGBT. Bez wpływu na wydajność szybkiego silnika, zmniejszenie częstotliwości nośnej MCU, zmniejszenie prędkości przełączania lampy przełączającej i wybór lampy przełączającej o odpowiednich parametrach może skutecznie zmniejszyć zakłócenia EMC.
- Skrócenie drogi sprzęgania źródła zakłóceń
Optymalizacja trasowania i układu PCBA może skutecznie poprawić EMC, a łączenie linii ze sobą spowoduje większe zakłócenia. Szczególnie w przypadku linii sygnałowych o wysokiej częstotliwości należy unikać śladów tworzących pętle i śladów tworzących anteny. W razie potrzeby można zwiększyć warstwę ekranującą, aby zmniejszyć sprzęganie.
- Sposoby blokowania zakłóceń
Najczęściej stosowane w poprawie EMC są różnego rodzaju indukcyjności i kondensatory, a do różnych zakłóceń dobierane są odpowiednie parametry. Kondensator Y i indukcyjność trybu wspólnego służą do zakłóceń w trybie wspólnym, a kondensator X do zakłóceń w trybie różnicowym. Indukcyjność pierścienia magnetycznego jest również podzielona na pierścień magnetyczny o wysokiej częstotliwości i pierścień magnetyczny o niskiej częstotliwości, a w razie potrzeby należy dodać jednocześnie dwa rodzaje indukcyjności.
2. Przypadek optymalizacji EMC
Oto kilka kluczowych punktów, które, mam nadzieję, będą pomocne dla wszystkich w optymalizacji EMC silnika bezszczotkowego naszej firmy o prędkości obrotowej 100 000 obr./min.
Aby silnik osiągnął dużą prędkość stu tysięcy obrotów, początkowa częstotliwość nośna jest ustawiona na 40 KHZ, czyli dwukrotnie wyższą niż w przypadku innych silników. W tym przypadku inne metody optymalizacji nie były w stanie skutecznie poprawić EMC. Częstotliwość zostaje zmniejszona do 30 kHz, a liczba czasów przełączania MOS zostaje zmniejszona o 1/3, zanim nastąpi znacząca poprawa. Jednocześnie stwierdzono, że Trr (czas powrotu zwrotny) diody zwrotnej MOS ma wpływ na EMC i wybrano MOS o szybszym czasie powrotu zwrotnego. Dane testowe przedstawiono na poniższym rysunku. Margines 500 KHZ ~ 1 MHz wzrósł o około 3 dB, a kształt fali szczytowej został spłaszczony:
Ze względu na specjalny układ PCBA istnieją dwie linie wysokiego napięcia, które należy połączyć z innymi liniami sygnałowymi. Po zmianie linii wysokiego napięcia na skrętkę wzajemne zakłócenia pomiędzy przewodami są znacznie mniejsze. Dane testowe pokazano na poniższym rysunku, a margines 24 MHz wzrósł o około 3 dB:
W tym przypadku zastosowano dwie cewki współbieżne, z których jedna jest pierścieniem magnetycznym niskiej częstotliwości, o indukcyjności około 50 mH, co znacznie poprawia EMC w zakresie 500 KHZ ~ 2 MHz. Drugi to pierścień magnetyczny wysokiej częstotliwości o indukcyjności około 60uH, który znacznie poprawia EMC w zakresie 30 MHz ~ 50 MHz.
Dane testowe pierścienia magnetycznego niskiej częstotliwości pokazano na poniższym rysunku, a ogólny margines zwiększono o 2 dB w zakresie 300 KHZ ~ 30 MHz:
Dane testowe pierścienia magnetycznego wysokiej częstotliwości pokazano na poniższym rysunku, a margines wzrósł o ponad 10 dB:
Mam nadzieję, że wszyscy będą mogli wymienić się opiniami i przeprowadzić burzę mózgów na temat optymalizacji EMC oraz znaleźć najlepsze rozwiązanie w ciągłych testach.
Czas publikacji: 7 czerwca 2023 r