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    • 一、有刷電機(jī)原理及其EMI噪聲源
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經(jīng)驗(yàn)分享:有刷電機(jī)的EMI整改!|深圳比創(chuàng)達(dá)電子科技(下)

2023/08/25
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經(jīng)驗(yàn)分享:有刷電機(jī)的EMI整改?相信不少人是有疑問的,今天深圳市比創(chuàng)達(dá)電子科技有限公司就跟大家解答一下!

鑒于上一篇推文(詳細(xì)解析無刷電機(jī)EMI整改!)的反響不錯(cuò),許多小伙伴建議再寫下有刷電機(jī)產(chǎn)品的EMI問題;比創(chuàng)達(dá)在這方面的整改案例還是十分豐富的,所以小編也借此機(jī)會(huì)給大家總結(jié)分享下:

有刷電機(jī)相對(duì)無刷電機(jī)來說,由于其采用電刷+換向器來實(shí)現(xiàn)電流方向的切換,所以其控制方式比較簡(jiǎn)單、可靠性更高、成本更低,而且具有啟動(dòng)速度快、低速扭矩大、負(fù)載能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn),在某些對(duì)成本控制較嚴(yán)的消費(fèi)電子產(chǎn)品、或者驅(qū)動(dòng)能力大的升降機(jī)/攪拌機(jī)領(lǐng)域還是比較有優(yōu)勢(shì)的。

有刷電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)因電刷與換向器的之間的摩擦、疊加電流的通斷,會(huì)產(chǎn)生電火花,伴隨著較寬頻帶范圍內(nèi)均有許多高頻窄帶干擾噪聲(毛刺),在我司以往的整改案例中可以明顯看到電火花對(duì)應(yīng)的干擾噪聲在頻譜上的清晰顯示,詳情如下:

一、有刷電機(jī)原理及其EMI噪聲源

有刷電機(jī)(顧名思義,它是有兩把刷子的),是通過電刷來與換向器的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)、實(shí)現(xiàn)電流方向的自動(dòng)切換、改變轉(zhuǎn)子線圈產(chǎn)生的感生磁場(chǎng)方向、相對(duì)永磁體定子產(chǎn)生連續(xù)的推拉作用、進(jìn)而實(shí)現(xiàn)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng):

如圖1,是一個(gè)簡(jiǎn)易的單線圈+一對(duì)換向器瓣+電刷的相互作用示意圖,電刷相對(duì)換向器運(yùn)動(dòng),在某一瞬間,電刷在換向器的縫隙處“白駒過隙”;換向器A瓣原本接電源正極(a電刷),經(jīng)過縫隙后,A瓣與電源負(fù)極(b電刷)接觸,即實(shí)現(xiàn)了線圈中的電流方向切換,不管是基于左手定則還是右手螺旋定則、線圈中電流方向變化都會(huì)對(duì)應(yīng)著線圈的感應(yīng)磁場(chǎng)方向發(fā)生變化,所以若設(shè)置好線圈在換向器上的固定位置,就可以保證在電流換向的瞬間,線圈磁場(chǎng)方向剛好與定子磁場(chǎng)方向垂直,那就會(huì)實(shí)現(xiàn)定子磁極對(duì)線圈感生磁極的連續(xù)推拉。

圖1 有刷電機(jī)電流切換示意

因此,有刷電機(jī)的控制電壓/電流在切換瞬間理論上是不發(fā)生改變的,只是因?yàn)闄C(jī)械作用而實(shí)現(xiàn)了電氣換向。所以對(duì)有刷電機(jī)來說,除了供電模塊自身的AC-DC及DC-DC模塊產(chǎn)生的共模噪聲,有刷電機(jī)的噪聲主要來源就是電刷與換向器高速摩擦及電流快速切換產(chǎn)生的電火花/高頻噪聲。相應(yīng)的有刷電機(jī)EMI設(shè)計(jì)整改措施也是針對(duì)這兩大類噪聲源進(jìn)行處理:

圖2 電刷處產(chǎn)生的電火花示意

上面也從頻譜中分析了兩個(gè)產(chǎn)品頻譜的細(xì)微差別,最終也反應(yīng)到了二者的整改措施上:

針對(duì)吸塵器產(chǎn)品,主要針對(duì)其DC-DC供電模塊做處理(如圖3):

① 電機(jī)供電線纜套一個(gè)磁環(huán)(BTRC02TT057)

② 電機(jī)供電模塊輸出串LRC濾波器(BTREF3216A6R121)

電感由普通非屏蔽電感換成一體式屏蔽電感

④電機(jī)供電模塊電感與SW腳之間對(duì)地加RC(10R/103)

圖3 吸塵器電機(jī)整改

針對(duì)窗簾電機(jī),如圖8,除了對(duì)供電模塊做處理,還針對(duì)電機(jī)做了屏蔽處理(PCB板GND接電機(jī)外殼):

① 在馬達(dá)供電線上串一個(gè)共模電感(BWMF702P102P3A)

② 在馬達(dá)供電線正負(fù)極上各串一個(gè)LRC濾波器 (BTREF3216A3R221)

③ 用銅箔把馬達(dá)驅(qū)動(dòng)板的地與金屬外殼連接起來

圖4 窗簾電機(jī)整改

二、小結(jié)

01、有刷電機(jī)除了供電模塊產(chǎn)生的噪聲,另一主要噪聲源為電刷處產(chǎn)生的電火花帶來的高頻窄帶噪聲。

02、因電火花的高頻特性,針對(duì)其濾波措施要就近處理,即濾波器件需直接加在電機(jī)的電極處(量產(chǎn)可專門做插件小板),許多情況下電極端的有效措施加在PCB端就失去了作用。

03、若電機(jī)的驅(qū)動(dòng)板直接貼在電極處,可以利用PCB的地平面作為一個(gè)屏蔽面與電極外殼構(gòu)成一個(gè)較完整的屏蔽殼。

綜上所述,相信通過本文的描述,各位對(duì)有刷電機(jī)的EMI整改都有一定了解了吧,有疑問和有不懂的想了解可以隨時(shí)咨詢深圳比創(chuàng)達(dá)這邊。今天就先說到這,下次給各位講解些別的內(nèi)容,咱們下回見啦!也可以關(guān)注我司公眾平臺(tái)賬號(hào):深圳比創(chuàng)達(dá)EMC!

以上就是深圳市比創(chuàng)達(dá)電子科技有限公司小編給您們介紹的經(jīng)驗(yàn)分享:有刷電機(jī)的EMI整改的內(nèi)容,希望大家看后有所幫助!

深圳市比創(chuàng)達(dá)電子科技有限公司成立于2012年,總部位于深圳市龍崗區(qū),成立至今一直專注于EMC電磁兼容領(lǐng)域,致力于為客戶提供最高效最專業(yè)的EMC一站式解決方案,業(yè)務(wù)范圍覆蓋EMC元件的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售及EMC設(shè)計(jì)和整改。

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