การเพิ่มประสิทธิภาพ EMC ของมอเตอร์ไร้แปรงถ่านความเร็วสูง

1. สาเหตุของ EMC และมาตรการป้องกัน

ในมอเตอร์ไร้แปรงถ่านความเร็วสูง ปัญหา EMC มักเป็นจุดสนใจและเป็นปัญหาสำคัญของโครงการทั้งหมด และกระบวนการปรับแต่ง EMC ทั้งหมดใช้เวลานานมาก ดังนั้น เราจึงจำเป็นต้องค้นหาสาเหตุที่ทำให้ EMC เกินมาตรฐานและวิธีการปรับแต่งที่เกี่ยวข้องให้ถูกต้องเสียก่อน

การเพิ่มประสิทธิภาพ EMC เริ่มต้นจากสามทิศทางหลักๆ ดังนี้:

• ปรับปรุงแหล่งที่มาของการรบกวน

ในการควบคุมมอเตอร์ไร้แปรงถ่านความเร็วสูง แหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวนที่สำคัญที่สุดคือวงจรขับเคลื่อนที่ประกอบด้วยอุปกรณ์สวิตชิ่ง เช่น MOS และ IGBT การลดความถี่พาหะของ MCU, การลดความเร็วในการสวิตชิ่งของท่อสวิตชิ่ง และการเลือกท่อสวิตชิ่งที่มีพารามิเตอร์ที่เหมาะสม โดยไม่ส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพของมอเตอร์ความเร็วสูง สามารถลดสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า (EMC) ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

• การลดเส้นทางการเชื่อมต่อของแหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวน

การปรับปรุงเส้นทางและเค้าโครง PCBA ให้เหมาะสมสามารถปรับปรุง EMC ได้อย่างมีประสิทธิภาพ และการเชื่อมต่อสายสัญญาณระหว่างกันจะทำให้เกิดสัญญาณรบกวนมากขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับสายสัญญาณความถี่สูง ควรพยายามหลีกเลี่ยงรอยต่อที่ทำให้เกิดลูปและรอยต่อที่ทำให้เกิดเสาอากาศ หากจำเป็น สามารถเพิ่มชั้นป้องกันเพื่อลดการเชื่อมต่อได้

• วิธีการปิดกั้นการรบกวน

การปรับปรุง EMC ที่ใช้กันมากที่สุดคือตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุชนิดต่างๆ และเลือกใช้พารามิเตอร์ที่เหมาะสมกับสัญญาณรบกวนที่แตกต่างกัน ตัวเก็บประจุ Y และตัวเหนี่ยวนำโหมดร่วมใช้สำหรับสัญญาณรบกวนโหมดร่วม และตัวเก็บประจุ X ใช้สำหรับสัญญาณรบกวนโหมดดิฟเฟอเรนเชียล วงแหวนแม่เหล็กเหนี่ยวนำยังแบ่งออกเป็นวงแหวนแม่เหล็กความถี่สูงและวงแหวนแม่เหล็กความถี่ต่ำ และจำเป็นต้องเพิ่มตัวเหนี่ยวนำสองชนิดพร้อมกันเมื่อจำเป็น

2. กรณีการเพิ่มประสิทธิภาพ EMC

ในการเพิ่มประสิทธิภาพ EMC ของมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน 100,000 รอบต่อนาทีของบริษัทของเรา ต่อไปนี้คือประเด็นสำคัญบางประการที่ฉันหวังว่าจะเป็นประโยชน์ต่อทุกคน

เพื่อให้มอเตอร์มีความเร็วสูงถึงหนึ่งแสนรอบ จึงได้กำหนดความถี่พาหะเริ่มต้นไว้ที่ 40kHz ซึ่งสูงกว่ามอเตอร์อื่นๆ ถึงสองเท่า ในกรณีนี้ วิธีการปรับแต่งอื่นๆ ไม่สามารถปรับปรุงค่า EMC ได้อย่างมีประสิทธิภาพ จึงลดความถี่ลงเหลือ 30kHz และจำนวนครั้งการสลับ MOS ลง 1/3 ก่อนที่จะมีการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ ในขณะเดียวกัน พบว่า Trr (เวลาฟื้นตัวแบบย้อนกลับ) ของไดโอดย้อนกลับของ MOS มีผลกระทบต่อ EMC จึงเลือกใช้ MOS ที่มีเวลาฟื้นตัวแบบย้อนกลับเร็วกว่า ข้อมูลการทดสอบแสดงดังภาพด้านล่าง ระยะขอบ 500kHz~1MHz เพิ่มขึ้นประมาณ 3dB และรูปคลื่นสไปก์ถูกปรับให้แบนราบลง:

เนื่องจาก PCBA มีโครงสร้างพิเศษ จึงต้องมีสายไฟฟ้าแรงสูงสองเส้นที่จำเป็นต้องต่อเข้ากับสายสัญญาณอื่นๆ หลังจากเปลี่ยนสายไฟฟ้าแรงสูงเป็นสายคู่บิดเกลียวแล้ว สัญญาณรบกวนระหว่างสายทั้งสองจะน้อยลงมาก ข้อมูลการทดสอบเป็นไปตามที่แสดงในรูปด้านล่าง และค่าระยะขอบ 24MHz เพิ่มขึ้นประมาณ 3dB:

ในกรณีนี้ จะใช้ตัวเหนี่ยวนำโหมดร่วมสองตัว ตัวหนึ่งเป็นวงแหวนแม่เหล็กความถี่ต่ำ มีค่าความเหนี่ยวนำประมาณ 50 มิลลิเฮกเตอร์ ซึ่งช่วยปรับปรุงค่า EMC ได้อย่างมีนัยสำคัญในช่วง 500KHZ~2MHZ อีกตัวหนึ่งเป็นวงแหวนแม่เหล็กความถี่สูง มีค่าความเหนี่ยวนำประมาณ 60 ไมโครเฮกเตอร์ ซึ่งช่วยปรับปรุงค่า EMC ได้อย่างมีนัยสำคัญในช่วง 30MHz~50MHz

ข้อมูลการทดสอบวงแหวนแม่เหล็กความถี่ต่ำแสดงอยู่ในรูปด้านล่าง และระยะขอบโดยรวมเพิ่มขึ้น 2dB ในช่วง 300KHZ~30MHZ:

ข้อมูลการทดสอบวงแหวนแม่เหล็กความถี่สูงแสดงไว้ในรูปด้านล่าง และระยะขอบเพิ่มขึ้นมากกว่า 10dB:

ฉันหวังว่าทุกคนจะสามารถแลกเปลี่ยนความคิดเห็นและระดมความคิดเกี่ยวกับการปรับปรุง EMC และค้นหาวิธีแก้ปัญหาที่ดีที่สุดในการทดสอบอย่างต่อเนื่อง