NOPEAKOPEAISEN HARJATTOMAN MOOTTORIN EMC-OPTIMOINTI

1. Sähkömagneettisen yhteensopivuuden syyt ja suojatoimenpiteet

Suurnopeuksisissa harjattomissa moottoreissa EMC-ongelmat ovat usein koko projektin keskipiste ja vaikeus, ja koko EMC:n optimointiprosessi vie paljon aikaa. Siksi meidän on ensin tunnistettava oikein syyt, miksi EMC ylittää standardin, ja vastaavat optimointimenetelmät.

EMC-optimointi alkaa pääasiassa kolmesta suunnasta:

• Paranna häiriölähdettä

Suurnopeuksisten harjattomien moottoreiden ohjauksessa tärkein häiriölähde on kytkentälaitteista, kuten MOS- ja IGBT-kytkimistä, koostuva käyttöpiiri. Mikrokontrollerin kantoaaltotaajuuden pienentäminen, kytkentäputken kytkentänopeuden pienentäminen ja kytkentäputken valitseminen asianmukaisilla parametreilla voivat tehokkaasti vähentää EMC-häiriöitä vaikuttamatta suurnopeuksisen moottorin suorituskykyyn.

• Häiriölähteen kytkentäreitin lyhentäminen

Piirilevyjen reitityksen ja asettelun optimointi voi parantaa tehokkaasti sähkömagneettista yhteensopivuutta (EMC), ja linjojen kytkentä toisiinsa aiheuttaa suurempaa häiriötä. Erityisesti korkeataajuisten signaalilinjojen kohdalla on pyrittävä välttämään johtimien muodostamia silmukoita ja johtimien muodostamia antenneja. Tarvittaessa voidaan lisätä suojakerrosta kytkennän vähentämiseksi.

• Häiriöiden estämisen keinot

Yleisimmin EMC-parannuksessa käytetään erityyppisiä induktansseja ja kondensaattoreita, ja sopivat parametrit valitaan erilaisille häiriöille. Y-kondensaattori ja yhteismuotoinen induktanssi ovat yhteismuotoisia häiriöitä varten ja X-kondensaattori differentiaalimuotoisia häiriöitä varten. Induktanssimagneettinen rengas jaetaan myös korkeataajuiseen magneettiseen renkaaseen ja matalataajuiseen magneettiseen renkaaseen, ja tarvittaessa on lisättävä samanaikaisesti kahdenlaisia induktansseja.

2. EMC-optimointitapaus

Yrityksemme 100 000 rpm harjattoman moottorin EMC-optimoinnissa tässä on joitakin keskeisiä kohtia, joiden toivottavasti on hyödyllistä kaikille.

Jotta moottori saavuttaisi sadan tuhannen kierroksen nopeuden, alkuperäinen kantoaaltotaajuus asetetaan 40 kHz:iin, mikä on kaksi kertaa niin korkea kuin muissa moottoreissa. Tässä tapauksessa muut optimointimenetelmät eivät ole kyenneet parantamaan sähkömagneettista yhteensopivuutta tehokkaasti. Taajuutta lasketaan 30 kHz:iin ja MOS-kytkentäkertojen määrää vähennetään 1/3:lla, ennen kuin merkittävää parannusta havaitaan. Samalla havaittiin, että MOS-transistorin käänteisdiodin Trr:llä (käänteispalautumisajalla) on vaikutusta sähkömagneettiseen yhteensopivuuteen, ja siksi valittiin MOS-transistori, jolla on nopeampi käänteispalautumisaika. Testitiedot on esitetty alla olevassa kuvassa. 500 kHz:n ja 1 MHz:n marginaali on kasvanut noin 3 dB ja piikkiaaltomuoto on litistynyt:

Piirilevyn erityisen asettelun vuoksi kaksi korkeajännitejohtoa on yhdistettävä muihin signaalijohtoihin. Kun korkeajännitejohto on vaihdettu kierretyksi pariksi, johtimien välinen keskinäinen häiriö on paljon pienempi. Testitiedot ovat alla olevan kuvan mukaiset, ja 24 MHz:n marginaali on kasvanut noin 3 dB:llä:

Tässä tapauksessa käytetään kahta yhteismuotoista induktoria, joista toinen on matalataajuinen magneettirengas, jonka induktanssi on noin 50 mH ja joka parantaa merkittävästi sähkömagneettista yhteensopivuutta taajuusalueella 500 kHz–2 MHz. Toinen on korkeataajuinen magneettirengas, jonka induktanssi on noin 60 uH ja joka parantaa merkittävästi sähkömagneettista yhteensopivuutta taajuusalueella 30 MHz–50 MHz.

Matalataajuisen magneettirenkaan testitiedot on esitetty alla olevassa kuvassa, ja kokonaismarginaali kasvaa 2 dB:llä 300 kHz:n ja 30 MHz:n välillä:

Korkeataajuisen magneettirenkaan testitiedot on esitetty alla olevassa kuvassa, ja marginaalia on kasvatettu yli 10 dB:llä:

Toivon, että kaikki voivat vaihtaa mielipiteitä ja ideoida EMC-optimoinnista ja löytää parhaan ratkaisun jatkuvatoimisessa testauksessa.