1. Причины ЭМС и меры защиты.
В высокоскоростных бесщеточных двигателях проблемы ЭМС часто являются предметом внимания и сложности всего проекта, а процесс оптимизации всей ЭМС занимает много времени. Поэтому нам необходимо сначала правильно распознать причины превышения стандарта ЭМС и соответствующие методы оптимизации.
Оптимизация ЭМС в основном начинается с трех направлений:
- Улучшите источник помех
При управлении высокоскоростными бесщеточными двигателями наиболее важным источником помех является схема управления, состоящая из переключающих устройств, таких как MOS и IGBT. Не влияя на производительность высокоскоростного двигателя, уменьшение несущей частоты MCU, уменьшение скорости переключения переключающей трубки и выбор переключающей трубки с соответствующими параметрами могут эффективно снизить электромагнитные помехи.
- Уменьшение пути связи источника помех
Оптимизация маршрутизации и компоновки печатной платы может эффективно улучшить ЭМС, а соединение линий друг с другом приведет к увеличению помех. Старайтесь избегать следов, образующих петли, и следов, образующих антенны, особенно в случае высокочастотных сигнальных линий. При необходимости можно увеличить экранирующий слой для уменьшения связи.
- Средства блокировки помех
Для улучшения ЭМС чаще всего используются различные типы индуктивностей и конденсаторов, при этом для различных помех подбираются подходящие параметры. Конденсатор Y и синфазная индуктивность предназначены для синфазных помех, а конденсатор X — для дифференциальных помех. Магнитное кольцо индуктивности также разделено на высокочастотное магнитное кольцо и низкочастотное магнитное кольцо, и при необходимости необходимо добавлять два вида индуктивностей одновременно.
2. Вариант оптимизации ЭМС
Вот несколько ключевых моментов в оптимизации ЭМС бесщеточного двигателя нашей компании со скоростью 100 000 об/мин, которые, я надеюсь, будут полезны всем.
Чтобы двигатель достигал высокой скорости в сто тысяч оборотов, начальная несущая частота установлена на 40 кГц, что в два раза выше, чем у других двигателей. В этом случае другие методы оптимизации не смогли эффективно улучшить ЭМС. Частота снижается до 30 кГц, а количество переключений MOS уменьшается на 1/3, прежде чем произойдет значительное улучшение. В то же время было обнаружено, что Trr (время обратного восстановления) обратного диода МОП оказывает влияние на ЭМС, и был выбран МОП с более быстрым временем обратного восстановления. Данные испытаний показаны на рисунке ниже. Запас 500 кГц ~ 1 МГц увеличился примерно на 3 дБ, а форма пикового сигнала стала более плоской:
Из-за особой компоновки печатной платы имеются две высоковольтные линии электропередачи, которые необходимо объединить с другими сигнальными линиями. После замены высоковольтной линии на витую пару взаимные помехи между выводами значительно меньше. Данные испытаний показаны на рисунке ниже, а запас на частоте 24 МГц увеличился примерно на 3 дБ:
В этом случае используются два синфазных индуктора, один из которых представляет собой низкочастотное магнитное кольцо с индуктивностью около 50 мГн, что значительно улучшает ЭМС в диапазоне 500 кГц~2 МГц. Другой — высокочастотное магнитное кольцо с индуктивностью около 60 мкГн, что значительно улучшает ЭМС в диапазоне 30–50 МГц.
Данные испытаний низкочастотного магнитного кольца показаны на рисунке ниже, а общий запас увеличивается на 2 дБ в диапазоне 300 кГц ~ 30 МГц:
Данные испытаний высокочастотного магнитного кольца показаны на рисунке ниже, а запас увеличен более чем на 10 дБ:
Я надеюсь, что каждый сможет обменяться мнениями, провести мозговой штурм по вопросам оптимизации EMC и найти лучшее решение в ходе непрерывного тестирования.
Время публикации: 7 июня 2023 г.