1. Oorzaken van EMC en beschermende maatregelen
Bij borstelloze hogesnelheidsmotoren vormen EMC-problemen vaak de focus en de moeilijkheidsgraad van het hele project, en het optimalisatieproces van de gehele EMC kost veel tijd. Daarom moeten we eerst de oorzaken van EMC-overschrijdingen en de bijbehorende optimalisatiemethoden correct identificeren.
EMC-optimalisatie begint hoofdzakelijk vanuit drie richtingen:
- Verbeter de bron van interferentie
Bij de besturing van borstelloze hogesnelheidsmotoren is de belangrijkste bron van interferentie het aandrijfcircuit, dat bestaat uit schakelcomponenten zoals MOS en IGBT. Zonder de prestaties van de hogesnelheidsmotor te beïnvloeden, kunt u EMC-interferentie effectief verminderen door de draagfrequentie van de MCU te verlagen, de schakelsnelheid van de schakelbuis te verlagen en de schakelbuis met de juiste parameters te selecteren.
- Het verkleinen van het koppelingspad van de interferentiebron
Optimalisatie van de PCBA-routering en -layout kan de EMC effectief verbeteren, en het koppelen van lijnen aan elkaar zal meer interferentie veroorzaken. Probeer, met name bij hoogfrequente signaallijnen, te voorkomen dat de sporen lussen vormen en de sporen antennes vormen. Indien nodig kan de afschermingslaag worden vergroot om de koppeling te verminderen.
- Middelen om interferentie te blokkeren
De meest gebruikte methoden voor EMC-verbetering zijn verschillende soorten inductanties en condensatoren, en er worden geschikte parameters geselecteerd voor verschillende interferenties. Y-condensator en common-mode-inductantie zijn voor common-mode-interferentie, en X-condensator is voor differentiële-mode-interferentie. De magnetische inductantiering is ook verdeeld in een hoogfrequente magnetische ring en een laagfrequente magnetische ring, en indien nodig moeten twee soorten inductanties tegelijkertijd worden toegevoegd.
2. EMC-optimalisatiecase
Hieronder staan enkele belangrijke punten die nuttig zijn voor iedereen bij de EMC-optimalisatie van een borstelloze motor van 100.000 tpm van ons bedrijf.
Om de motor een hoge snelheid van honderdduizend omwentelingen te laten bereiken, wordt de initiële draaggolffrequentie ingesteld op 40 kHz, wat twee keer zo hoog is als bij andere motoren. In dit geval zijn andere optimalisatiemethoden er niet in geslaagd de EMC effectief te verbeteren. De frequentie wordt verlaagd tot 30 kHz en het aantal MOS-schakeltijden wordt met een derde verminderd voordat er een significante verbetering optreedt. Tegelijkertijd werd vastgesteld dat de Trr (reverse recovery time) van de reverse diode van de MOS van invloed is op de EMC, en werd een MOS met een snellere reverse recovery time gekozen. De testgegevens zijn zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding. De marge van 500 kHz tot 1 MHz is met ongeveer 3 dB toegenomen en de piekgolfvorm is afgevlakt:
Door de speciale lay-out van de PCBA zijn er twee hoogspanningsleidingen die met andere signaalleidingen moeten worden gebundeld. Nadat de hoogspanningsleiding is vervangen door een twisted pair, is de onderlinge interferentie tussen de draden veel kleiner. De testgegevens zijn zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding, en de 24 MHz-marge is met ongeveer 3 dB toegenomen:
In dit geval worden twee common-mode spoelen gebruikt, waarvan er één een laagfrequente magnetische ring is met een inductantie van ongeveer 50 mH, wat de EMC in het bereik van 500 kHz tot 2 MHz aanzienlijk verbetert. De andere is een hoogfrequente magnetische ring met een inductantie van ongeveer 60 μH, wat de EMC in het bereik van 30 MHz tot 50 MHz aanzienlijk verbetert.
De testgegevens van de laagfrequente magnetische ring worden weergegeven in de onderstaande afbeelding, en de algehele marge is met 2 dB verhoogd in het bereik van 300 kHz tot 30 MHz:
De testgegevens van de hoogfrequente magnetische ring worden weergegeven in de onderstaande afbeelding, waarbij de marge met meer dan 10 dB is vergroot:
Ik hoop dat iedereen meningen kan uitwisselen en kan brainstormen over EMC-optimalisatie en de beste oplossing kan vinden in continu testen.
Plaatsingstijd: 07-06-2023