這幾招可降低直流電機電磁幹擾,提高係統電磁兼容性能

    2018/9/23 23:56:11 人評論 次瀏覽 分類:電子技術  文章地址:/tech/2199.html

    通過在電機端子之間放置陶瓷電容器、工模濾波器或BDL濾波器均可抑製差模和共模噪聲,以提高係統的EMC性能。AG亚游儀表工程師在本文詳細介紹這幾種降低電機EMI的方法。

    EMC和EMI背景

    電磁幹擾(EMI)是係統上的電磁噪聲的輻射或感應。與大多數電磁電路組件一樣,直流電機是EMI的常見來源。它們是潛在的噪聲源,可以產生共模電流。 EMI可能導致性能下降,數據損壞,或者如果足夠強可能導致係統完全失效。 EMI輻射或傳導分別來自磁源和電源,在直流電動機的情況下,存在輻射和傳導發射。

    電磁兼容性(EMC)是監控和減少不需要的EMI的實踐。根據係統的用途以及使用或銷售的國家/地區,通常會有不同的EMC規定。 EMC性能涉及整個係統或最終產品,因此通常由OEM(原始設備製造商)負責,而不是提供組件的人員。AG亚游儀表在本文分享降低電機EMI的方法,以提高係統的EMC性能。

    低電機EMI的方法

    EM
    I的產生

    電弧放電(有時稱為電弧放電或電弧)是電流特性,其中電流可以流過空氣或其他通常不導電的材料。你可能已經看到兩根電線之間或火車或有軌電車的電源軌上產生電弧的情況。這跟電火花是不一樣的,因為電弧是連續的,雖然它們看起來確實相似。

    雖然電弧可用於焊接和照明,但在某些情況下它可能是EMI的來源。在直流電動機中,由於轉子繞組中電流的周期性中斷,電弧可能是常見的。這種非常高頻的光譜內容,可以表現為疊加在其他信號上的寬帶噪聲,而直流電機的結構為共模電流提供了路徑。


    輻射和傳導發射的另一個來源可能來自驅動電路。理想情況下,典型的H橋電路應為電機提供恒定電流,但由於驅動電路中電流的快速和頻繁切換,該電流具有快速上升時間尖峰。另一個重要問題是通常電機離驅動器很遠,這會在電機引線和設備框架之間產生相當大的環路麵積。輻射電位是環路麵積的直接函數;環越大,EMI噪聲越大。


    如何降低EMI

    1、降低共模電流
    為了抑製共模電流,可以在電機引線中放置共模濾波器,如下圖所示。
    在電機引線中放置共模濾波器

    2、降低輻射和傳導噪聲
    降低輻射和傳導噪聲最簡單的解決方案是在電機端子之間放置一個陶瓷電容器,盡可能靠近電機。 這被稱為去耦電容,通過去除一些高頻噪聲信號來降低EMI。 這些去耦電容的常用值介於100pF和100nF之間,具體取決於電機的大小。下麵顯示了一些示例測試結果。
    降低輻射和傳導噪聲最簡單的解決方案是在電機端子之間放置一個陶瓷電容器

    如果PWM信號用於電機控製,那麽選擇電容就要考慮電容和電機電感的諧振頻率,要遠離PWM頻率。10到100pF之間的值通常更合適。

    更全麵的解決方案包括兩個額外的電容器,每個電機端子一個,連接在端子和電機外殼之間。這將減少電弧噪聲,特別是對於碳刷電機。

    3、BDL濾波器

    我們可以使用幾個電感器,電容器和電阻器作為元件組合來實現許多更複雜的濾波器,但是也可以用一個BDL濾波器來實現更簡單,更便宜,更有效的解決方案。
    BDL濾波器結構

    下圖顯示了27mm 12V直流電機在不同條件下的噪聲。加BDL濾波器時可以得到最低噪聲(圖中的青色波形)。
    電機加BDL濾波器降低噪聲


    電機機殼
    接地

    如果電機機殼接地,則可以看到EMC的微小改進。使殼體和內部部件接地,有助於作為電機架構的屏蔽體。 它並不完美,因為EMI仍會通過塑料端蓋泄漏; 所以你不能用它來代替基於元器件的EMI抑製。

    EMC是電子行業的一個重要領域,具有嚴格的法規,直流電機及其電路是EMI的重要來源。因此,電子工程師必須采取適當的措施來盡可能地降低EMI,從而提高EMC。

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