1. Orsaker till EMC och skyddsåtgärder
I höghastighetsborstlösa motorer är EMC-problem ofta fokus och svårighetsgraden för hela projektet, och optimeringsprocessen för hela EMC-nivån tar mycket tid. Därför måste vi först korrekt identifiera orsakerna till att EMC överskrider standarden och motsvarande optimeringsmetoder.
EMC-optimering utgår huvudsakligen från tre riktningar:
- Förbättra störningskällan
Vid styrning av borstlösa höghastighetsmotorer är den viktigaste störningskällan drivkretsen som består av switchenheter som MOS och IGBT. Utan att påverka höghastighetsmotorns prestanda kan en minskning av MCU-bärfrekvensen, en minskning av switchrörets switchhastighet och val av switchrör med lämpliga parametrar effektivt minska EMC-störningar.
- Minska kopplingsvägen för störkällan
Optimering av PCBA-routing och layout kan effektivt förbättra EMC, och koppling av ledningar till varandra kommer att orsaka större störningar. Speciellt för högfrekventa signalledningar, försök att undvika att spår bildar slingor och spår bildar antenner. Om nödvändigt kan skärmskiktet ökas för att minska kopplingen.
- Metoder för att blockera störningar
Det vanligaste sättet att förbättra EMC är olika typer av induktanser och kondensatorer, och lämpliga parametrar väljs för olika störningar. Y-kondensatorn och common mode-induktansen är för common mode-störningar, och X-kondensatorn är för differential mode-störningar. Induktansmagnetringen är också uppdelad i en högfrekvent magnetisk ring och en lågfrekvent magnetisk ring, och två typer av induktanser måste läggas till samtidigt vid behov.
2. Fallstudie av EMC-optimering
Vid EMC-optimeringen av en borstlös motor på 100 000 varv/min i vårt företag, är här några viktiga punkter som jag hoppas kommer att vara till hjälp för alla.
För att motorn ska nå en hög hastighet på hundratusen varv, ställs den initiala bärfrekvensen in på 40 kHz, vilket är dubbelt så högt som andra motorer. I detta fall har andra optimeringsmetoder inte kunnat förbättra EMC effektivt. Frekvensen reduceras till 30 kHz och antalet MOS-omkopplingstider minskas med 1/3 innan en signifikant förbättring sker. Samtidigt fann man att Trr (omvänd återhämtningstid) för MOS-dioden påverkar EMC, och en MOS med en snabbare omvänd återhämtningstid valdes. Testdata visas i figuren nedan. Marginalen 500 kHz ~ 1 MHz har ökat med cirka 3 dB och spikvågformen har planat ut:
På grund av PCBA:ns speciella layout finns det två högspänningsledningar som måste buntas ihop med andra signalledningar. Efter att högspänningsledningen har ändrats till ett tvinnat par är den ömsesidiga störningen mellan ledarna mycket mindre. Testdata visas i figuren nedan, och 24MHZ-marginalen har ökat med cirka 3dB:
I detta fall används två common-mode-induktorer, varav en är en lågfrekvent magnetisk ring med en induktans på cirka 50 mH, vilket avsevärt förbättrar EMC i intervallet 500 kHz ~ 2 MHz. Den andra är en högfrekvent magnetisk ring med en induktans på cirka 60 uH, vilket avsevärt förbättrar EMC i intervallet 30 MHz ~ 50 MHz.
Testdata för den lågfrekventa magnetiska ringen visas i figuren nedan, och den totala marginalen ökar med 2dB i intervallet 300 kHz ~ 30 mhz:
Testdata för den högfrekventa magnetiska ringen visas i figuren nedan, och marginalen ökas med mer än 10 dB:
Jag hoppas att alla kan utbyta åsikter och brainstorma om EMC-optimering och hitta den bästa lösningen genom kontinuerlig testning.
Publiceringstid: 7 juni 2023