TỐI ƯU HÓA EMC CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG CHỔI TỐC ĐỘ CAO

1. Nguyên nhân gây ra EMC và biện pháp bảo vệ

Trong động cơ không chổi than tốc độ cao, các vấn đề về EMC thường là trọng tâm và khó khăn của toàn bộ dự án, đồng thời quá trình tối ưu hóa toàn bộ EMC mất rất nhiều thời gian. Vì vậy, trước hết chúng ta cần nhận diện đúng nguyên nhân khiến EMC vượt tiêu chuẩn và có phương pháp tối ưu tương ứng.

Tối ưu hóa EMC chủ yếu bắt đầu từ ba hướng:

• Cải thiện nguồn nhiễu

Trong việc điều khiển động cơ không chổi than tốc độ cao, nguồn gây nhiễu quan trọng nhất là mạch điều khiển bao gồm các thiết bị chuyển mạch như MOS và IGBT. Không ảnh hưởng đến hiệu suất của động cơ tốc độ cao, việc giảm tần số sóng mang MCU, giảm tốc độ chuyển mạch của ống chuyển mạch và chọn ống chuyển mạch có thông số phù hợp có thể giảm nhiễu EMC một cách hiệu quả.

• Giảm đường ghép của nguồn nhiễu

Tối ưu hóa định tuyến và bố trí PCBA có thể cải thiện EMC một cách hiệu quả và việc ghép các đường dây với nhau sẽ gây ra nhiễu lớn hơn. Đặc biệt đối với các đường tín hiệu tần số cao, hãy cố gắng tránh các dấu vết tạo thành vòng lặp và các dấu vết hình thành ăng-ten. Nếu cần thiết có thể tăng lớp che chắn để giảm khớp nối.

• Phương pháp ngăn chặn nhiễu

Cách sử dụng phổ biến nhất trong cải tiến EMC là các loại điện cảm và tụ điện khác nhau, đồng thời chọn các thông số phù hợp cho các mức nhiễu khác nhau. Tụ điện Y và điện cảm chế độ chung dành cho nhiễu chế độ chung và tụ X dành cho nhiễu chế độ vi sai. Vòng từ tính tự cảm cũng được chia thành vòng từ tính tần số cao và vòng từ tính tần số thấp, và cần thêm hai loại cảm ứng cùng lúc khi cần thiết.

2. Trường hợp tối ưu hóa EMC

Trong quá trình tối ưu hóa EMC cho động cơ không chổi than 100.000 vòng/phút của công ty chúng tôi, đây là một số điểm chính mà tôi hy vọng sẽ hữu ích cho mọi người.

Để làm cho động cơ đạt tốc độ cao một trăm nghìn vòng quay, tần số sóng mang ban đầu được đặt thành 40KHZ, cao gấp đôi so với các động cơ khác. Trong trường hợp này, các phương pháp tối ưu hóa khác không thể cải thiện EMC một cách hiệu quả. Tần số giảm xuống 30KHZ và số lần chuyển mạch MOS giảm 1/3 trước khi có sự cải thiện đáng kể. Đồng thời, người ta phát hiện ra rằng Trr (thời gian phục hồi ngược) của diode đảo ngược của MOS có tác động đến EMC và một MOS có thời gian phục hồi ngược nhanh hơn đã được chọn. Dữ liệu thử nghiệm như thể hiện trong hình dưới đây. Biên độ 500KHZ~1MHZ đã tăng khoảng 3dB và dạng sóng tăng đột biến đã được làm phẳng:

Do cách bố trí đặc biệt của PCBA nên có hai đường dây điện cao thế cần được đi kèm với các đường tín hiệu khác. Sau khi đường dây cao thế được chuyển thành dây xoắn đôi, sự giao thoa lẫn nhau giữa các dây dẫn sẽ nhỏ hơn nhiều. Dữ liệu thử nghiệm như trong hình bên dưới và biên độ 24MHZ đã tăng khoảng 3dB:

Trong trường hợp này, hai cuộn cảm chế độ chung được sử dụng, một trong số đó là vòng từ tần số thấp, có độ tự cảm khoảng 50mH, giúp cải thiện đáng kể EMC trong phạm vi 500KHZ ~ 2MHZ. Vòng còn lại là vòng từ tính tần số cao, có độ tự cảm khoảng 60uH, giúp cải thiện đáng kể EMC trong phạm vi 30MHZ ~ 50MHZ.

Dữ liệu thử nghiệm của vòng từ tần số thấp được hiển thị trong hình bên dưới và biên độ tổng thể tăng thêm 2dB trong phạm vi 300KHZ ~ 30MHZ:

Dữ liệu thử nghiệm của vòng từ tần số cao được hiển thị trong hình bên dưới và biên độ tăng hơn 10dB:

Tôi hy vọng mọi người có thể trao đổi ý kiến ​​và động não về việc tối ưu hóa EMC và tìm ra giải pháp tốt nhất trong quá trình thử nghiệm liên tục.