1. Причини електромагнітної сумісності та захисні заходи
У високошвидкісних безщіткових двигунах проблеми електромагнітної сумісності (ЕМС) часто є предметом уваги та складністю всього проекту, а процес оптимізації всієї ЕМС займає багато часу. Тому нам необхідно правильно визначити причини перевищення ЕМС стандарту та відповідні методи оптимізації.
Оптимізація електромагнітної сумісності (ЕМС) починається переважно з трьох напрямків:
- Покращення джерела перешкод
При керуванні високошвидкісними безщітковими двигунами найважливішим джерелом перешкод є схема керування, що складається з комутаційних пристроїв, таких як МОП-транзистор та IGBT. Зменшення несучої частоти мікроконтролера, зменшення швидкості перемикання комутаційної лампи та вибір комутаційної лампи з відповідними параметрами може ефективно зменшити електромагнітні перешкоди, не впливаючи на продуктивність високошвидкісного двигуна.
- Зменшення шляху зв'язку джерела перешкод
Оптимізація трасування та компонування друкованих плат може ефективно покращити електромагнітну сумісність (ЕМС), а з'єднання ліній одна з одною призведе до більших перешкод. Особливо для високочастотних сигнальних ліній намагайтеся уникати утворення петель трасами та утворення антен трасами. За необхідності можна збільшити шар екранування, щоб зменшити з'єднання.
- Засоби блокування перешкод
Найчастіше для покращення електромагнітної сумісності використовуються різні типи індуктивностей та конденсаторів, а відповідні параметри вибираються для різних перешкод. Конденсатор Y та синфазна індуктивність призначені для синфазних перешкод, а конденсатор X – для диференціальних перешкод. Магнітне кільце індуктивності також поділяється на високочастотне магнітне кільце та низькочастотне магнітне кільце, і за потреби необхідно одночасно додавати два види індуктивностей.
2. Випадок оптимізації електромагнітної сумісності
Щодо оптимізації електромагнітної сумісності безщіткового двигуна зі 100 000 об/хв нашої компанії, ось кілька ключових моментів, які, я сподіваюся, будуть корисними для всіх.
Щоб двигун досяг високої швидкості в сто тисяч обертів, початкова несуча частота встановлена на 40 кГц, що вдвічі вище, ніж у інших двигунів. У цьому випадку інші методи оптимізації не змогли ефективно покращити електромагнітну сумісність (ЕМС). Частота знижена до 30 кГц, а кількість перемикань МОН-транзистора зменшена на 1/3, перш ніж спостерігається значне покращення. Водночас було виявлено, що Trr (час зворотного відновлення) зворотного діода МОН-транзистора впливає на ЕМС, тому було обрано МОН-транзистор з швидшим часом зворотного відновлення. Дані випробувань показано на рисунку нижче. Запас 500 кГц ~ 1 МГц збільшився приблизно на 3 дБ, а форма хвилі піку вирівнялася:
Через особливе розташування друкованої плати, дві високовольтні лінії живлення необхідно об'єднати з іншими сигнальними лініями. Після заміни високовольтної лінії на виту пару, взаємні перешкоди між проводами значно зменшуються. Дані випробувань показані на рисунку нижче, а запас 24 МГц збільшився приблизно на 3 дБ:
У цьому випадку використовуються дві синфазні індуктори, один з яких є низькочастотним магнітним кільцем з індуктивністю близько 50 мГн, що значно покращує електромагнітну сумісність у діапазоні 500 кГц ~ 2 МГц. Інший - високочастотним магнітним кільцем з індуктивністю близько 60 мкГн, що значно покращує електромагнітну сумісність у діапазоні 30 МГц ~ 50 МГц.
Дані випробувань низькочастотного магнітного кільця показано на рисунку нижче, а загальний запас збільшується на 2 дБ у діапазоні 300 кГц ~ 30 мГц:
Дані випробувань високочастотного магнітного кільця показано на малюнку нижче, а запас збільшено більш ніж на 10 дБ:
Сподіваюся, що всі зможуть обмінятися думками та провести мозковий штурм щодо оптимізації електромагнітної сумісності (EMC), а також знайти найкраще рішення для безперервного тестування.
Час публікації: 07 червня 2023 р.