OTTIMIZZAZIONE EMC DEL MOTORE BRUSHLESS AD ALTA VELOCITÀ

1. Cause di EMC e misure di protezione

Nei motori brushless ad alta velocità, i problemi di compatibilità elettromagnetica (EMC) rappresentano spesso il fulcro e la difficoltà dell'intero progetto, e il processo di ottimizzazione dell'intero EMC richiede molto tempo. Pertanto, è necessario innanzitutto riconoscere correttamente le cause del superamento dello standard EMC e i relativi metodi di ottimizzazione.

L'ottimizzazione EMC parte principalmente da tre direzioni:

• Migliorare la fonte di interferenza

Nel controllo dei motori brushless ad alta velocità, la principale fonte di interferenza è il circuito di azionamento composto da dispositivi di commutazione come MOS e IGBT. Senza compromettere le prestazioni del motore ad alta velocità, la riduzione della frequenza portante del microcontrollore, la riduzione della velocità di commutazione del tubo di commutazione e la selezione del tubo di commutazione con parametri appropriati possono ridurre efficacemente le interferenze EMC.

• Riduzione del percorso di accoppiamento della sorgente di interferenza

Ottimizzare il routing e il layout del PCBA può migliorare efficacemente la compatibilità elettromagnetica (EMC), mentre l'accoppiamento delle linee tra loro causerà maggiori interferenze. Soprattutto per le linee di segnale ad alta frequenza, cercare di evitare che le tracce formino loop e che le tracce formino antenne. Se necessario, è possibile aumentare lo strato di schermatura per ridurre l'accoppiamento.

• Mezzi di blocco delle interferenze

I più comunemente utilizzati per il miglioramento della compatibilità elettromagnetica sono vari tipi di induttanze e condensatori, e i parametri adatti vengono selezionati per diverse interferenze. Il condensatore Y e l'induttanza di modo comune sono per le interferenze di modo comune, mentre il condensatore X è per le interferenze di modo differenziale. L'anello magnetico dell'induttanza è anche suddiviso in un anello magnetico ad alta frequenza e un anello magnetico a bassa frequenza, e due tipi di induttanze devono essere aggiunti contemporaneamente quando necessario.

2. Caso di ottimizzazione EMC

Nell'ottimizzazione EMC di un motore brushless da 100.000 giri/min della nostra azienda, ecco alcuni punti chiave che spero possano essere utili a tutti.

Per far sì che il motore raggiunga l'elevata velocità di centomila giri, la frequenza portante iniziale è impostata a 40 kHz, ovvero il doppio rispetto ad altri motori. In questo caso, altri metodi di ottimizzazione non sono stati in grado di migliorare efficacemente la compatibilità elettromagnetica (EMC). La frequenza viene ridotta a 30 kHz e il numero di tempi di commutazione del MOS viene ridotto di 1/3 prima di ottenere un miglioramento significativo. Allo stesso tempo, si è riscontrato che il Trr (tempo di recupero inverso) del diodo inverso del MOS ha un impatto sulla compatibilità elettromagnetica (EMC), ed è stato selezionato un MOS con un tempo di recupero inverso più rapido. I dati del test sono mostrati nella figura seguente. Il margine di 500 kHz ~ 1 MHz è aumentato di circa 3 dB e la forma d'onda del picco è stata appiattita:

A causa della particolare disposizione del PCBA, sono presenti due linee di alimentazione ad alta tensione che devono essere raggruppate con altre linee di segnale. Dopo aver convertito la linea ad alta tensione in un doppino intrecciato, l'interferenza reciproca tra i conduttori è molto più ridotta. I dati del test sono mostrati nella figura seguente e il margine a 24 MHz è aumentato di circa 3 dB:

In questo caso, vengono utilizzati due induttori di modo comune, uno dei quali è un anello magnetico a bassa frequenza, con un'induttanza di circa 50 mH, che migliora significativamente la compatibilità elettromagnetica (EMC) nell'intervallo 500 kHz~2 MHz. L'altro è un anello magnetico ad alta frequenza, con un'induttanza di circa 60 uH, che migliora significativamente la compatibilità elettromagnetica (EMC) nell'intervallo 30 MHz~50 MHz.

I dati di prova dell'anello magnetico a bassa frequenza sono mostrati nella figura sottostante e il margine complessivo è aumentato di 2 dB nell'intervallo 300 KHZ~30 MHZ:

I dati del test dell'anello magnetico ad alta frequenza sono mostrati nella figura sottostante e il margine è aumentato di oltre 10 dB:

Spero che tutti possano scambiarsi opinioni e fare brainstorming sull'ottimizzazione EMC e trovare la soluzione migliore nei test continui.