ОПТИМІЗАЦІЯ ЕМС ВИСОКОШВИДКІСНОГО БЕЗЩІТКОВОГО ДВИГУНА

1. Причини виникнення ЕМС та заходи захисту

У високошвидкісних безщіткових двигунах проблеми з електромагнітною сумісністю часто є центром і складністю всього проекту, а процес оптимізації всієї електромагнітної сумісності займає багато часу. Тому нам потрібно правильно розпізнати причини перевищення стандарту EMC та відповідні методи оптимізації.

Оптимізація EMC в основному починається з трьох напрямків:

• Покращення джерела перешкод

У управлінні високошвидкісними безщітковими двигунами найважливішим джерелом перешкод є схема приводу, що складається з комутаційних пристроїв, таких як MOS та IGBT. Не впливаючи на продуктивність високошвидкісного двигуна, зменшення несучої частоти MCU, зменшення швидкості перемикання комутаційної трубки та вибір комутаційної трубки з відповідними параметрами може ефективно зменшити електромагнітну сумісність.

• Зменшення шляху зв'язку джерела перешкод

Оптимізація маршрутизації та компонування PCBA може ефективно покращити електромагнітну сумісність, а з’єднання ліній одна з одною спричинить більші перешкоди. Особливо для ліній високочастотного сигналу намагайтеся уникати слідів, які утворюють петлі, і слідів, які утворюють антени. При необхідності можна збільшити екрануючий шар, щоб зменшити зчеплення.

• Засоби блокування перешкод

Для покращення ЕМС найчастіше використовуються різні типи індуктивностей і конденсаторів, а відповідні параметри вибираються для різних перешкод. Конденсатор Y і синфазна індуктивність призначені для синфазних перешкод, а конденсатор X — для диференціальних модових перешкод. Магнітне кільце індуктивності також поділяється на високочастотне магнітне кільце та низькочастотне магнітне кільце, і за потреби потрібно додати два види індуктивності.

2. Випадок оптимізації ЕМС

В оптимізації електромагнітної сумісності безщіткового двигуна нашої компанії зі швидкістю 100 000 обертів на хвилину ось кілька ключових моментів, які, я сподіваюся, стануть у пригоді всім.

Для того, щоб двигун досягав 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 ЕМС. Частота знижується до 30 кГц, а час перемикання MOS зменшується на 1/3 до того, як буде досягнуто значне покращення. У той же час було виявлено, що Trr (час зворотного відновлення) зворотного діода MOS впливає на ЕМС, і було обрано MOS із швидшим часом зворотного відновлення. Дані тесту наведено на малюнку нижче. Запас у 500 кГц ~ 1 МГц збільшився приблизно на 3 дБ, а хвиля спайку була згладжена:

Через спеціальне розташування PCBA є дві високовольтні лінії електропередач, які потрібно об’єднати в пакет з іншими сигнальними лініями. Після заміни високовольтної лінії на кручену пару взаємні перешкоди між проводами значно менші. Тестові дані наведені на малюнку нижче, а запас у 24 МГц збільшився приблизно на 3 дБ:

У цьому випадку використовуються дві синфазні котушки індуктивності, одна з яких є низькочастотним магнітним кільцем, з індуктивністю близько 50 мГц, що значно покращує ЕМС в діапазоні 500 кГц ~ 2 МГц. Інший — це високочастотне магнітне кільце з індуктивністю близько 60 мкГн, яке значно покращує електромагнітну сумісність у діапазоні 30–50 МГц.

Дані тестування низькочастотного магнітного кільця показано на малюнку нижче, а загальний запас збільшено на 2 дБ у діапазоні 300 кГц ~ 30 МГц:

Дані випробування високочастотного магнітного кільця показані на малюнку нижче, а запас збільшено більш ніж на 10 дБ:

Я сподіваюся, що кожен зможе обмінятися думками та провести мозковий штурм щодо оптимізації EMC і знайти найкраще рішення в безперервному тестуванні.