אופטימיזציה של EMC של מנוע ללא מברשות במהירות גבוהה

1. סיבות EMC ואמצעי הגנה

במנועים ללא מברשות מהירים, בעיות EMC הן לרוב המוקד והקושי של כל הפרויקט, ותהליך האופטימיזציה של ה-EMC כולו לוקח הרבה זמן. לכן, עלינו לזהות נכונה את הסיבות לחריגת EMC מהתקן ואת שיטות האופטימיזציה המתאימות תחילה.

אופטימיזציה של EMC מתחילה בעיקר משלושה כיוונים:

• שפר את מקור ההפרעה

בשליטה במנועים ללא מברשות במהירות גבוהה, מקור ההפרעות החשוב ביותר הוא מעגל ההנעה המורכב מהתקני מיתוג כגון MOS ו-IGBT. מבלי להשפיע על הביצועים של המנוע המהיר, הפחתת תדר נושא ה-MCU, הפחתת מהירות המיתוג של צינור המיתוג ובחירה בצינור המיתוג עם פרמטרים מתאימים יכולים להפחית ביעילות את הפרעות EMC.

• צמצום נתיב הצימוד של מקור ההפרעה

אופטימיזציה של ניתוב ופריסה של PCBA יכולה לשפר ביעילות את ה-EMC, וצימוד קווים זה לזה יגרום להפרעות גדולות יותר. במיוחד עבור קווי אות בתדר גבוה, נסו להימנע מלולאות יוצרות עקבות ומאנטנות יוצרות עקבות. במידת הצורך ניתן להגדיל את שכבת המיגון כדי להפחית את הצימוד.

• אמצעי לחסימת הפרעות

השימוש הנפוץ ביותר בשיפור EMC הוא סוגים שונים של השראות וקבלים, ונבחרים פרמטרים מתאימים להפרעות שונות. קבל Y והשראות מצב משותף מיועדים להפרעות במצב משותף, וקבל X מיועד להפרעות במצב דיפרנציאלי. הטבעת המגנטית של השראות מחולקת גם לטבעת מגנטית בתדר גבוה ולטבעת מגנטית בתדר נמוך, ויש להוסיף שני סוגים של השראות בעת הצורך.

2. מארז אופטימיזציה של EMC

באופטימיזציה של EMC של מנוע ללא מברשות של 100,000 סל"ד של החברה שלנו, הנה כמה נקודות מפתח שאני מקווה שיעזרו לכולם.

על מנת לגרום למנוע להגיע למהירות גבוהה של מאה אלף סיבובים, תדר הנשא ההתחלתי מוגדר ל-40KHZ, שהוא פי שניים ממנועים אחרים. במקרה זה, שיטות אופטימיזציה אחרות לא הצליחו לשפר ביעילות את EMC. התדר מצטמצם ל-30KHZ ומספר זמני המעבר של MOS מצטמצם ב-1/3 לפני שיש שיפור משמעותי. במקביל, נמצא כי ל-Trr (זמן התאוששות הפוך) של הדיודה ההפוכה של ה-MOS יש השפעה על EMC, ונבחר MOS עם זמן התאוששות הפוך מהיר יותר. נתוני הבדיקה הם כפי שמוצג באיור למטה. השוליים של 500KHZ~1MHZ גדלו בכ-3dB וצורת הגל של הספייק הושטחה:

בשל הפריסה המיוחדת של ה-PCBA, ישנם שני קווי מתח גבוה שצריכים להיות משולבים עם קווי אות אחרים. לאחר שינוי קו המתח הגבוה לזוג מעוות, ההפרעה ההדדית בין המוליכים קטנה בהרבה. נתוני הבדיקה הם כפי שמוצג באיור למטה, ושולי ה-24MHZ גדלו בכ-3dB:

במקרה זה, נעשה שימוש בשני משרנים במצב משותף, אחד מהם הוא טבעת מגנטית בתדר נמוך, עם השראות של כ-50mH, מה שמשפר משמעותית את ה-EMC בטווח של 500KHZ~2MHZ. השני הוא טבעת מגנטית בתדר גבוה, עם השראות של כ-60uH, המשפרת משמעותית את ה-EMC בטווח של 30MHZ~50MHZ.

נתוני הבדיקה של הטבעת המגנטית בתדר נמוך מוצגים באיור למטה, והמרווח הכולל גדל ב-2dB בטווח של 300KHZ~30MHZ:

נתוני הבדיקה של הטבעת המגנטית בתדר גבוה מוצגים באיור למטה, והשוליים גדלים ביותר מ-10dB:

אני מקווה שכולם יוכלו להחליף דעות ולערוך סיעור מוחות על אופטימיזציה של EMC, ולמצוא את הפתרון הטוב ביותר בבדיקות מתמשכות.