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電機驅動電路EMC問題分析與調試

發(fā)布時間:2024-07-16 14:13

RCD電路EMC問題分析與調試

3.1

有刷電機EMC問題產生原因分析

電機在工作過程中換向器不停地轉動,在這個過程中換向片與碳刷之間會不停地快速摩擦,進而產生拉電弧現象,電弧產生高頻噪聲,高頻噪聲通過電機引線和電機縫隙向外輻射。

一般電機都有金屬外殼,可以對電機內部通過空間輻射的噪聲進行屏蔽和吸收,但是通過電機引線輻射出來的噪聲,需要考慮對電機引線進行濾波處理,抑制通過線纜耦合的噪聲發(fā)射。

▲ 有刷電機噪聲耦合路徑深入分析

差模噪聲耦合路徑

共模噪聲耦合路徑

▲ 有刷電機噪聲抑制技巧

差模噪聲旁路

共模噪聲旁路

共模噪聲衰減

差模噪聲衰減

圖片

▲ 有刷電機輻射發(fā)射問題調試案例

左圖 | 輻射發(fā)射測試數據(天線水平方向)

右圖 | 輻射發(fā)射測試數據(天線垂直方向)

問題解決方案:①有刷電機采用金屬屏蔽,屏蔽體外殼接參考地;②在靠近電機輸入引腳并聯RC吸收電路;③在電機驅動線上增加共模電感。

3.2

無刷電機EMC問題產生原因分析

▲ 無刷電機EMC問題產生原因分析

無刷電機EMC問題產生原因分析:①功率器件開關噪聲;②續(xù)流二極管開關噪聲(體二極管);③電機啟停、反轉瞬態(tài)線圈產生的電壓尖峰;④寄生振蕩噪聲;⑤驅動信號疊加噪聲;⑥驅動信號環(huán)路噪聲;⑦控制信號受到干擾;

3.3

單相無刷電機噪聲耦合路徑深入分析

▲ 單相無刷電機噪聲耦合路徑深入分析

差模噪聲耦合路徑

共模噪聲耦合路徑

▲ 單相無刷電機噪聲抑制技巧

差模噪聲旁路

共模噪聲旁路

共模噪聲衰減

差模噪聲衰減

3.4

三相無刷電機噪聲耦合路徑深入分析

▲ 三相無刷電機噪聲耦合路徑深入分析

差模噪聲耦合路徑

共模噪聲耦合路徑(分布參數的影響)

▲ 三相無刷電機噪聲抑制技巧

3.5

三相伺服電機輻射發(fā)射問題調試案例

案例現象描述:三相直流伺服電機電驅模塊電路,低頻輻射測試時發(fā)現56MHz、76MHz頻點超標。144MHz頻點不滿足6dB余量管控標準

▲ 測試數據,如圖所示

案例現象描述:三相直流伺服電機電驅模塊電路,低頻輻射測試時發(fā)現56MHz、76MHz頻點超標。144MHz頻點不滿足6dB余量管控標準,測試數據如上圖所示。

▲ 三相伺服電機輻射發(fā)射問題調試案例

▲ 三相伺服電機輻射發(fā)射問題調試案例

▲ 三相伺服電機輻射發(fā)射問題調試案例

問題解決方案:①在電機驅動IGBT管的控制芯片輸出引腳增加0.01uF濾波電容;②PCB Layout時將驅動信號濾波電容的接地端回流到驅動芯片的參考地;③使驅動芯片輸出噪聲以最短路徑、最小環(huán)路面積回流到源端。

3.6

冰箱產品功率騷擾問題調試案例

案例現象描述:某款冰箱產品使用變頻壓縮機,功率騷擾測試發(fā)現多個頻點AVG、QP值均不滿足6dB余量管控要求。

▲ 冰箱產品功率騷擾問題調試案例

▲ 具體的功率騷擾測試數據如圖所示

▲ 冰箱產品功率騷擾問題調試案例

問題解決方案:①在電機驅動IGBT下管增加RC吸收電路;②通過RC吸收電路提供高頻噪聲的旁路,縮小信號環(huán)路面積;③在電機驅動輸出信號線纜上增加三線共模電感、在AC輸入端增加共模電感、磁環(huán)均可。

3.7

三相電機電源端傳導騷擾問題調試案例

案例現象描述:某款三相直流電機驅動模塊,電源端傳導騷擾測試發(fā)現多個頻點AVG值不符合余量管控要求。

▲ 三相電機電源端傳導騷擾問題調試案例

▲ 具體的傳導測試數據,如圖所示

問題解決方案:①在電源輸入端濾波電路中增加差模電感,組成π型差模濾波電路;②經過飛線驗證試驗確認,差模電感感量≧4uH就可以滿足余量管控標準。

四、電機驅動模塊EMC設計要點說明

4.1

單項電機驅動電路EMC設計

電機電路EMC設計要點說明(一):①供電電源增加濾波電路;②續(xù)流二極管增加RC吸收;③驅動電路增加快速放電電路;

▲ 單項電機驅動電路EMC設計

 

▲ 單項電機驅動電路EMC設計

 

4.2

雙向電機驅動電路EMC設計

電機電路EMC設計要點說明(二):①供電電源高頻旁路設計;②功率開關器件增加RC吸收;③電機輸入端并聯RC吸收電路;④電機連接線增加共模電感;⑤驅動模塊供電電源增加濾波電路(可選);

▲ 單項電機驅動電路EMC設計

 

4.3

三相電機驅動電路EMC設計

電機電路EMC設計要點說明(三):①供電電源高頻旁路設計;②功率開關器件增加RC吸收;③電機連接線增加三線共模電感;④驅動模塊供電電源增加濾波電路(可選);⑤驅動模塊輸出增加濾波器;

▲ 三相電機驅動電路EMC設計

 

4.4

電機驅動電路器件選型說明

電機電路EMC設計要點說明(四):①驅動芯片選型、功率器件選型;②驅動信號設計;③過流檢測、位置檢測;④通訊信號;⑤ 電機選型;

▲ 電機驅動電路器件選型說明

 

4.5

電機驅動電路PCB設計要點說明

電機電路PCB布局要點說明:①驅動芯片靠近功率開關器件,縮短驅動信號布線;②高頻旁路電容靠近功率開關的上管D極與下管S極;③輸出濾波電路靠近功率開關器件放置;④過流檢測運放芯片靠近功率開關器件放置;⑤后端控制MCU芯片或者DSP芯片靠近運放放置;⑥控制信號、通訊信號濾波器件靠近端口放置;

▲ 電機驅動電路PCB設計要點說明

 

4.6

電機驅動電路PCB布線設計要點說明

電機電路PCB布線EMC設計要點說明:①主功率環(huán)路面積保持最小化設計;②高頻旁路環(huán)路面積最小化設計;③驅動信號環(huán)路面積最小化設計;④RC吸收電路環(huán)路面積最小化設計;⑤控制信號環(huán)路面積最小化設計;⑥參考地平面完整行設計;PCB布線寄生電感最小化控制;

▲ 電機驅動電路PCB布線設計要點說明

 

4.7

電機驅動線纜設計

電機驅動線纜設計:①長度最短化設計;②線纜屏蔽設計;③線纜增加濾波器(磁環(huán));④線纜絞線設計;

 

 

▲ 電機驅動線纜設計

 

4.8

電機模塊結構設計要點說明

電機模塊結構設計要點說明:①屏蔽設計(尤其是有刷電機);②電機金屬外殼接地設計;③電機驅動模塊接地設計;④電機系統(tǒng)屏蔽設計;⑤濾波器安裝設計;

▲ 電機模塊結構設計要點說明

4.9

電機模塊+驅動電路整合設計

 

▲ 電機模塊+驅動電路整合設計

版權聲明:文章整理于電極限“2024新電子電磁兼容與電源技術應用創(chuàng)新峰會·鄭州站”演講課件內容摘要,推送文章目的在于傳播相關技術知識,供讀者學習和交流!歡迎大家點贊、收藏、轉發(fā)分享,一起交流進步!

 

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