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    高速無刷電機的EMC整改優化(huà)(huà)淺析

    2021-09-10 16:07:49 4726

    1、 EMC的産生(shēng)原因及防護手段

    在高速無刷電機中(zhōng),EMC的問(wèn)題往往是整個(gè)項目的重點及難點,從開(kāi)始整改到整改結束需要花(huā)費大量的時間,因此我們需要正确的認識到EMC超标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:

    • 改善幹擾源

     在高速無刷電機控制(zhì)中(zhōng),最主要的幹擾源就(jiù)是由MOS、IGBT等開(kāi)關器件(jiàn)組成的驅動電路。在不(bù)影響高速電機性能的情況下(xià),減小MCU載波頻(pín)率,降低(dī)開(kāi)關管的開(kāi)關速度,選擇合适參數的開(kāi)關管,均可以有效的降低(dī)EMC幹擾。

    • 減少(shǎo)幹擾源的耦合路徑

    優化(huà)(huà)PCBA的走線、布局可以有效的改善EMC,線路相(xiàng)互耦合會(huì)産生(shēng)更大的幹擾。特别是高頻(pín)信号線,應盡量避免走線形成環路,避免走線形成天線,有必要時可以增加屏蔽層,将耦合的産生(shēng)減少(shǎo)。

    • 封堵幹擾的手段

    EMC改善中(zhōng)最常用的就(jiù)是各類電感與電容了,針對不(bù)同的幹擾選用合适的參數。Y電容與共摸電感針對共摸幹擾,X電容針對差模幹擾。在電感磁環中(zhōng)也(yě)分為高頻(pín)磁環與低(dī)頻(pín)磁環,必要時需要同時加上兩種電感。


    2、 整改案例分享

    在力輝電機的一(yī)款十萬轉無刷電機的EMC整改中(zhōng),在此分享一(yī)些(xiē)關鍵點,希望對大家有所幫助。為讓電機達到十萬轉的高轉速,初始設置的載波頻(pín)率為40KHZ,相(xiàng)較于其他(tā)(tā)電機,頻(pín)率高了一(yī)倍。在這個(gè)情況下(xià)其他(tā)(tā)整改方法始終無法有效的改善EMC,将頻(pín)率降至30KHZ并且将MOS的開(kāi)關次數降低(dī)1/3後才有明(míng)顯的改善。同時發現MOS的反向二極管的Trr(反向恢複時間)對EMC有影響,選用了更快(kuài)反向恢複時間的MOS。測試數據如下(xià)圖,500KHZ~1MHZ餘量增加了約3dB且尖峰波形有所平緩:


    整改前.jpg

    修改開(kāi)關次數、更換MOS.jpg


    因PCBA的特殊布局,在其中(zhōng)有兩根高壓的電源線需要與其他(tā)(tā)信号線捆綁在一(yī)起,将高壓線改為雙絞線後,引線之間的相(xiàng)互幹擾小了很(hěn)多。測試數據如下(xià)圖,24MHZ餘量增加了約3dB:


    整改前.jpg

    修改為雙絞線.jpg


    在此案例中(zhōng)使用了兩顆共摸電感,其中(zhōng)一(yī)顆為低(dī)頻(pín)磁環,感量大約50mH,對500KHZ~2MHZ區間內(nèi)的EMC改善明(míng)顯。另一(yī)顆為高頻(pín)磁環,感量約為60uH,對30MHZ~50MHZ區間內(nèi)的EMC改善明(míng)顯。


    低(dī)頻(pín)磁環的測試數據如下(xià)圖,在300KHZ~30MHZ範圍內(nèi)整體(tǐ)的餘量增加2dB:


    整改前20mH的低(dī)頻(pín)共模電感.jpg

    改到50mH的低(dī)頻(pín)共模電感.jpg



    高頻(pín)磁環的測試數據如下(xià)圖,餘量增加10dB以上:


    整改前.jpg

    增加高頻(pín)共模電感.jpg


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


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