1. Vzroki za elektromagnetno motnjo in zaščitni ukrepi
Pri visokohitrostnih brezkrtačnih motorjih so težave z elektromagnetno združljivostjo (EMC) pogosto v središču in so težava celotnega projekta, postopek optimizacije celotne EMC pa traja veliko časa. Zato moramo najprej pravilno prepoznati vzroke, zakaj EMC presega standard, in ustrezne optimizacijske metode.
Optimizacija EMC se začne predvsem iz treh smeri:
- Izboljšajte vir motenj
Pri krmiljenju visokohitrostnih brezkrtačnih motorjev je najpomembnejši vir motenj pogonsko vezje, sestavljeno iz stikalnih naprav, kot sta MOS in IGBT. Z zmanjšanjem nosilne frekvence mikrokontrolerja, zmanjšanjem hitrosti preklopa stikalne cevi in izbiro stikalne cevi z ustreznimi parametri lahko učinkovito zmanjšamo elektromagnetne motnje, ne da bi to vplivalo na delovanje visokohitrostnega motorja.
- Zmanjšanje poti sklopke vira motenj
Optimizacija usmerjanja in postavitve tiskanih vezij lahko učinkovito izboljša elektromagnetno združljivost (EMC), saj bo medsebojno povezovanje vodov povzročilo večje motnje. Še posebej pri visokofrekvenčnih signalnih vodih se je treba izogibati sledovom, ki tvorijo zanke, in sledem, ki tvorijo antene. Po potrebi lahko povečate zaščitno plast, da zmanjšate povezovanje.
- Sredstva za blokiranje motenj
Najpogosteje se pri izboljšanju EMC uporabljajo različne vrste induktivnosti in kondenzatorjev, pri čemer se za različne motnje izberejo ustrezni parametri. Kondenzator Y in induktivnost skupnega načina sta namenjena motnjam skupnega načina, kondenzator X pa motnjam diferencialnega načina. Magnetni obroč induktivnosti je razdeljen tudi na visokofrekvenčni in nizkofrekvenčni magnetni obroč, po potrebi pa je treba hkrati dodati dve vrsti induktivnosti.
2. Primer optimizacije EMC
Pri optimizaciji EMC brezkrtačnega motorja s 100.000 vrtljaji na minuto v našem podjetju je tukaj nekaj ključnih točk, za katere upam, da bodo koristne vsem.
Da bi motor dosegel visoko hitrost sto tisoč vrtljajev, je začetna nosilna frekvenca nastavljena na 40 kHz, kar je dvakrat več kot pri drugih motorjih. V tem primeru druge optimizacijske metode niso mogle učinkovito izboljšati EMC. Frekvenca se zmanjša na 30 kHz, število preklopnih časov MOS pa se zmanjša za 1/3, preden pride do znatnega izboljšanja. Hkrati se je izkazalo, da Trr (čas povratnega okrevanja) povratne diode MOS vpliva na EMC, zato je bil izbran MOS s hitrejšim časom povratnega okrevanja. Testni podatki so prikazani na spodnji sliki. Meja 500 kHz~1 MHz se je povečala za približno 3 dB, konica valovne oblike pa se je sploščila:
Zaradi posebne postavitve tiskanega vezja (PCBA) je treba dva visokonapetostna daljnovoda povezati z drugimi signalnimi vodi. Po zamenjavi visokonapetostnega voda s parico je medsebojna interferenca med vodniki veliko manjša. Podatki preskusa so prikazani na spodnji sliki, marža pri 24 MHz pa se je povečala za približno 3 dB:
V tem primeru se uporabljata dve induktorji s skupnim načinom, od katerih je eden nizkofrekvenčni magnetni obroč z induktivnostjo približno 50 mH, ki znatno izboljša EMC v območju 500 kHz~2 MHz. Drugi je visokofrekvenčni magnetni obroč z induktivnostjo približno 60 μH, ki znatno izboljša EMC v območju 30 MHz~50 MHz.
Podatki o preskusu nizkofrekvenčnega magnetnega obroča so prikazani na spodnji sliki, skupna marža pa se v območju 300KHZ~30MHZ poveča za 2dB:
Podatki preskusa visokofrekvenčnega magnetnega obroča so prikazani na spodnji sliki, marža pa se je povečala za več kot 10 dB:
Upam, da si bodo vsi lahko izmenjali mnenja in se poglobili v optimizacijo EMC ter našli najboljšo rešitev pri neprekinjenem testiranju.
Čas objave: 7. junij 2023