고속 브러시리스 모터의 EMC 최적화

1. EMC의 원인과 보호조치

고속 브러시리스 모터에서 EMC 문제는 종종 전체 프로젝트의 초점이자 어려움이며 전체 EMC의 최적화 프로세스에는 많은 시간이 걸립니다. 따라서 EMC가 표준을 초과하는 원인을 정확히 파악하고 그에 따른 최적화 방법이 먼저 필요합니다.

EMC 최적화는 주로 세 가지 방향에서 시작됩니다.

• 간섭 원인 개선

고속 브러시리스 모터 제어에 있어서 가장 중요한 간섭 원인은 MOS, IGBT 등의 스위칭 소자로 구성된 구동 회로입니다. 고속 모터의 성능에 영향을 주지 않고 MCU 캐리어 주파수를 줄이고 스위칭 튜브의 스위칭 속도를 줄이며 적절한 매개변수로 스위칭 튜브를 선택하면 EMC 간섭을 효과적으로 줄일 수 있습니다.

• 간섭원의 결합 경로 감소

PCBA 라우팅 및 레이아웃을 최적화하면 EMC를 효과적으로 향상시킬 수 있으며, 라인을 서로 결합하면 간섭이 더 커집니다. 특히 고주파수 신호 라인의 경우 루프를 형성하는 트레이스와 안테나를 형성하는 트레이스를 피하십시오. 필요한 경우 차폐층을 늘려 결합을 줄일 수 있습니다.

• 간섭 차단 수단

EMC 개선에 가장 일반적으로 사용되는 것은 다양한 유형의 인덕턴스와 커패시터이며, 다양한 간섭에 적합한 매개변수가 선택됩니다. Y 커패시터와 공통 모드 인덕턴스는 공통 모드 간섭을 위한 것이고, X 커패시터는 차동 모드 간섭을 위한 것입니다. 인덕턴스 자기 링은 고주파 자기 링과 저주파 자기 링으로 구분되며 필요할 경우 두 종류의 인덕턴스를 동시에 추가해야 합니다.

2. EMC 최적화 사례

우리 회사의 100,000rpm 브러시리스 모터에 대한 EMC 최적화에서 모든 사람에게 도움이 되기를 바라는 몇 가지 핵심 사항은 다음과 같습니다.

모터가 십만 회전의 고속에 도달하기 위해 초기 캐리어 주파수는 다른 모터보다 두 배 높은 40KHZ로 설정됩니다. 이 경우 다른 최적화 방법으로는 EMC를 효과적으로 개선할 수 없었습니다. 주파수는 30KHZ로 줄어들고 MOS 스위칭 횟수는 1/3로 줄어들어 상당한 개선이 이루어집니다. 동시에 MOS의 역방향 다이오드의 Trr(역회복 시간)이 EMC에 영향을 미치는 것으로 밝혀져 역회복 시간이 더 빠른 MOS가 선택되었다. 테스트 데이터는 아래 그림과 같습니다. 500KHZ~1MHZ의 마진은 약 3dB 증가했으며 스파이크 파형은 평탄해졌습니다.

PCBA의 특수한 레이아웃으로 인해 다른 신호 라인과 함께 묶어야 하는 두 개의 고전압 전원 라인이 있습니다. 고전압 라인을 연선으로 변경한 후에는 리드 간의 상호 간섭이 훨씬 작아집니다. 테스트 데이터는 아래 그림과 같으며 24MHZ 마진이 약 3dB 증가했습니다.

이 경우 2개의 공통 모드 인덕터가 사용되는데, 그 중 하나는 인덕턴스가 약 50mH인 저주파 자기 링이며, 이는 500KHZ~2MHZ 범위에서 EMC를 크게 향상시킵니다. 다른 하나는 인덕턴스가 약 60uH인 고주파 자기 링으로, 30MHZ~50MHZ 범위에서 EMC를 크게 향상시킵니다.

저주파 자기 링의 테스트 데이터는 아래 그림에 나와 있으며 전체 마진은 300KHZ~30MHZ 범위에서 2dB 증가합니다.

고주파 자기 링의 테스트 데이터는 아래 그림에 나와 있으며 마진은 10dB 이상 증가했습니다.

모두가 EMC 최적화에 대해 의견을 교환하고 브레인스토밍하며 지속적인 테스트를 통해 최적의 솔루션을 찾을 수 있기를 바랍니다.