بهینه‌سازی EMC موتور بدون جاروبک سرعت بالا

۱. علل EMC و اقدامات حفاظتی

در موتورهای بدون جاروبک با سرعت بالا، مشکلات EMC اغلب تمرکز و دشواری کل پروژه هستند و فرآیند بهینه‌سازی کل EMC زمان زیادی می‌برد. بنابراین، ابتدا باید علل تجاوز EMC از استاندارد و روش‌های بهینه‌سازی مربوطه را به درستی تشخیص دهیم.

بهینه‌سازی EMC عمدتاً از سه جهت شروع می‌شود:

• منبع تداخل را بهبود بخشید

در کنترل موتورهای بدون جاروبک با سرعت بالا، مهمترین منبع تداخل، مدار درایو متشکل از دستگاه‌های سوئیچینگ مانند MOS و IGBT است. بدون تأثیر بر عملکرد موتور پرسرعت، کاهش فرکانس حامل MCU، کاهش سرعت سوئیچینگ لوله سوئیچینگ و انتخاب لوله سوئیچینگ با پارامترهای مناسب می‌تواند به طور مؤثر تداخل EMC را کاهش دهد.

• کاهش مسیر اتصال منبع تداخل

بهینه‌سازی مسیریابی و چیدمان PCBA می‌تواند به طور مؤثر EMC را بهبود بخشد، و اتصال خطوط به یکدیگر باعث تداخل بیشتر می‌شود. به خصوص برای خطوط سیگنال فرکانس بالا، سعی کنید از تشکیل حلقه توسط مسیرها و تشکیل آنتن توسط مسیرها جلوگیری کنید. در صورت لزوم می‌توانید لایه محافظ را افزایش دهید تا اتصال کاهش یابد.

• روش‌های مسدود کردن تداخل

رایج‌ترین مورد استفاده در بهبود EMC، انواع مختلف سلف‌ها و خازن‌ها است و پارامترهای مناسب برای تداخل‌های مختلف انتخاب می‌شوند. خازن Y و سلف حالت مشترک برای تداخل حالت مشترک و خازن X برای تداخل حالت دیفرانسیلی است. حلقه مغناطیسی سلف نیز به یک حلقه مغناطیسی فرکانس بالا و یک حلقه مغناطیسی فرکانس پایین تقسیم می‌شود و در صورت لزوم، دو نوع سلف باید همزمان اضافه شوند.

۲. مورد بهینه‌سازی EMC

در بهینه‌سازی EMC یک موتور بدون جاروبک ۱۰۰۰۰۰ دور در دقیقه شرکت ما، در اینجا چند نکته کلیدی وجود دارد که امیدوارم برای همه مفید باشد.

برای اینکه موتور به سرعت بالای صد هزار دور برسد، فرکانس حامل اولیه روی ۴۰ کیلوهرتز تنظیم شده است که دو برابر بیشتر از سایر موتورها است. در این حالت، سایر روش‌های بهینه‌سازی نتوانسته‌اند به طور مؤثر EMC را بهبود بخشند. فرکانس به ۳۰ کیلوهرتز کاهش می‌یابد و تعداد زمان‌های سوئیچینگ MOS به میزان ۱/۳ کاهش می‌یابد تا بهبود قابل توجهی حاصل شود. در عین حال، مشخص شد که Trr (زمان بازیابی معکوس) دیود معکوس MOS بر EMC تأثیر می‌گذارد و MOS با زمان بازیابی معکوس سریع‌تر انتخاب شد. داده‌های آزمایش مطابق شکل زیر است. حاشیه ۵۰۰ کیلوهرتز تا ۱ مگاهرتز حدود ۳ دسی‌بل افزایش یافته و شکل موج اسپایک مسطح شده است:

با توجه به طرح‌بندی خاص PCBA، دو خط برق ولتاژ بالا وجود دارد که باید با سایر خطوط سیگنال همراه شوند. پس از تغییر خط ولتاژ بالا به یک جفت سیم پیچ خورده، تداخل متقابل بین سیم‌ها بسیار کمتر می‌شود. داده‌های آزمایش همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است، و حاشیه 24 مگاهرتز حدود 3 دسی‌بل افزایش یافته است:

در این مورد، از دو سلف حالت مشترک استفاده می‌شود که یکی از آنها یک حلقه مغناطیسی با فرکانس پایین است، با اندوکتانس حدود 50 میلی‌هانری، که به طور قابل توجهی EMC را در محدوده 500KHZ~2MHZ بهبود می‌بخشد. دیگری یک حلقه مغناطیسی با فرکانس بالا است، با اندوکتانس حدود 60uH، که به طور قابل توجهی EMC را در محدوده 30MHZ~50MHZ بهبود می‌بخشد.

داده‌های آزمایش حلقه مغناطیسی فرکانس پایین در شکل زیر نشان داده شده است و حاشیه کلی در محدوده 300KHZ ~ 30MHZ به میزان 2dB افزایش می‌یابد:

داده‌های آزمایش حلقه مغناطیسی فرکانس بالا در شکل زیر نشان داده شده است و حاشیه بیش از 10 دسی‌بل افزایش یافته است:

امیدوارم همه بتوانند در مورد بهینه‌سازی EMC تبادل نظر و طوفان فکری کنند و بهترین راه‌حل را در آزمایش مداوم پیدا کنند.