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    高速無(wú)刷電機的EMC整改優(yōu)化淺析

    2021-09-10 16:07:49 5778

    1、 EMC的產(chǎn)生原因及防護手段

    在高速無(wú)刷電機中,EMC的問(wèn)題往往是整個(gè)項目的重點(diǎn)及難點(diǎn),從開(kāi)始整改到整改結束需要花費大量的時(shí)間,因此我們需要正確的認識到EMC超標的原因以及其對應的整改方法。EMC整改主要從三個(gè)方向出發(fā):

    • 改善干擾源

     在高速無(wú)刷電機控制中,最主要的干擾源就是由MOS、IGBT等開(kāi)關(guān)器件組成的驅動(dòng)電路。在不影響高速電機性能的情況下,減小MCU載波頻率,降低開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)速度,選擇合適參數的開(kāi)關(guān)管,均可以有效的降低EMC干擾。

    • 減少干擾源的耦合路徑

    優(yōu)化PCBA的走線(xiàn)、布局可以有效的改善EMC,線(xiàn)路相互耦合會(huì )產(chǎn)生更大的干擾。特別是高頻信號線(xiàn),應盡量避免走線(xiàn)形成環(huán)路,避免走線(xiàn)形成天線(xiàn),有必要時(shí)可以增加屏蔽層,將耦合的產(chǎn)生減少。

    • 封堵干擾的手段

    EMC改善中最常用的就是各類(lèi)電感與電容了,針對不同的干擾選用合適的參數。Y電容與共摸電感針對共摸干擾,X電容針對差模干擾。在電感磁環(huán)中也分為高頻磁環(huán)與低頻磁環(huán),必要時(shí)需要同時(shí)加上兩種電感。


    2、 整改案例分享

    在力輝電機的一款十萬(wàn)轉無(wú)刷電機的EMC整改中,在此分享一些關(guān)鍵點(diǎn),希望對大家有所幫助。為讓電機達到十萬(wàn)轉的高轉速,初始設置的載波頻率為40KHZ,相較于其他電機,頻率高了一倍。在這個(gè)情況下其他整改方法始終無(wú)法有效的改善EMC,將頻率降至30KHZ并且將MOS的開(kāi)關(guān)次數降低1/3后才有明顯的改善。同時(shí)發(fā)現MOS的反向二極管的Trr(反向恢復時(shí)間)對EMC有影響,選用了更快反向恢復時(shí)間的MOS。測試數據如下圖,500KHZ~1MHZ余量增加了約3dB且尖峰波形有所平緩:


    整改前.jpg

    修改開(kāi)關(guān)次數、更換MOS.jpg


    因PCBA的特殊布局,在其中有兩根高壓的電源線(xiàn)需要與其他信號線(xiàn)捆綁在一起,將高壓線(xiàn)改為雙絞線(xiàn)后,引線(xiàn)之間的相互干擾小了很多。測試數據如下圖,24MHZ余量增加了約3dB:


    整改前.jpg

    修改為雙絞線(xiàn).jpg


    在此案例中使用了兩顆共摸電感,其中一顆為低頻磁環(huán),感量大約50mH,對500KHZ~2MHZ區間內的EMC改善明顯。另一顆為高頻磁環(huán),感量約為60uH,對30MHZ~50MHZ區間內的EMC改善明顯。


    低頻磁環(huán)的測試數據如下圖,在300KHZ~30MHZ范圍內整體的余量增加2dB:


    整改前20mH的低頻共模電感.jpg

    改到50mH的低頻共模電感.jpg



    高頻磁環(huán)的測試數據如下圖,余量增加10dB以上:


    整改前.jpg

    增加高頻共模電感.jpg


    在EMC整改優(yōu)化上需要不斷嘗試和測試才能找到最好的解決方案。


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