電機(jī)EMC整改案例分享

一背景

如今電機(jī)應(yīng)用廣泛，涵蓋家用電器、汽車制造、大型工業(yè)設(shè)備等眾多領(lǐng)域。隨著技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)品功能復(fù)雜化，對(duì)電機(jī)性能和質(zhì)量的要求越發(fā)嚴(yán)苛，電磁兼容性(EMC)測(cè)試等級(jí)的需求也不斷提高。

在影響EMC測(cè)試的眾多因素中，接地至關(guān)重要。毫不夸張的說電機(jī)接地的有效性直接決定電機(jī)能否通過測(cè)試，良好的接地能有效降低電機(jī)噪聲。所以，研究電機(jī)接地對(duì) EMC 測(cè)試的影響，優(yōu)化電機(jī)接地設(shè)計(jì)，是電機(jī)至關(guān)重要的一環(huán)。

二電機(jī)噪聲以及耦合路徑

有刷電機(jī)的EMI來自哪里?

電刷從換向片過渡到另一個(gè)換向片時(shí)，繞組的電流從+變到-。

繞組電感是短時(shí)的儲(chǔ)能器件，當(dāng)電刷過渡到另一個(gè)換向片時(shí)，繞組電感殘壓無法放完，就會(huì)強(qiáng)制換向:

產(chǎn)生的火花擊穿換向器與換向器之間的間隙(結(jié)電容，Cx，Cy，Cz)進(jìn)成回路，此為電機(jī)噪聲源(激勵(lì)源)。

碳刷和換向器作為噪聲源頭，通常我們很難在第一時(shí)間改動(dòng)，或者說滿足功能的前提下通常無法去進(jìn)行整改。剩下可以整改的就是耦合路徑，耦合路徑則是包含了空間路徑和傳導(dǎo)路徑。耦合路徑有非常多的線路，因?yàn)榫€束阻抗較低，相對(duì)與空間輻射而言，一部分噪聲更容易耦合到線束輻射出去。

而下圖示意的噪聲耦合路徑就是最常見也是最簡單的等效模型：

碳刷——碳刷引線——電源引腳

當(dāng)然這一段還包含有空間路徑，例如噪聲源出來直接耦合到機(jī)殼，機(jī)殼再到電源引線。在日常整改最多的就是在碳刷引線到電源引線這一段。

三整改案例

基于上面的耦合路徑分析，在電機(jī)外部添置一塊小板，在電源引線出來部分增加濾波措施來達(dá)到抑制EMI效果。在某車廠CEVT-RE五等級(jí)的電機(jī)整改，摸底測(cè)試情況是在整個(gè)RE輻射頻段均有超標(biāo)，在外置小板上的整改手段如下：

①加入BDL(平衡雙線濾波器);

②電源端口加入共模濾波器;

③合適參數(shù)的LC濾波(磁珠+電容);④X電容。

解決方案中采用的BDL濾波器最關(guān)鍵，濾波器本身體積小，可以放在靠近噪聲源頭濾波，同時(shí)由于是對(duì)稱的結(jié)構(gòu)可以提供較大的插損，提高對(duì)噪聲的抑制能力。(更多相關(guān)“電機(jī)克星”(BDL濾波器)可以在公眾號(hào)內(nèi)搜索哦)BDL效模型如下圖：

通過以上手段，1GHz以下頻段都能通過等級(jí)五的測(cè)試，說明大部分噪聲已經(jīng)被抑制，但是在高頻部分還有超標(biāo)。

為了充分發(fā)揮BDL的優(yōu)勢(shì)，還要結(jié)合客戶量產(chǎn)方案，就必須要加強(qiáng)接地效果，除去通常的電機(jī)外部接地引線方式，亦或者彈片接地，還有電鍍鐵片接地等等這些接地方式以外，還使用了我司新星產(chǎn)品——SMT導(dǎo)電硅橡膠襯墊。

SMT導(dǎo)電硅橡膠可通過SMT回流焊接在PCB板上,具有優(yōu)異彈性和導(dǎo)電性。用于EMI或者接地的導(dǎo)電終端，也可以作為機(jī)械緩沖墊，不像金屬彈片容易折斷、彈性形變，適用于PCB任何位置上。其優(yōu)勢(shì)在于優(yōu)異彈性和回彈性，使其在壓縮情況下還擁有優(yōu)異的導(dǎo)電性。產(chǎn)品內(nèi)部填充體為硅膠，外層為金屬鍍層薄膜，表面光滑。

在這個(gè)電機(jī)方案中，利用了SMT導(dǎo)電硅橡膠襯墊的優(yōu)異性能，讓我司關(guān)鍵器件BDL接地效果進(jìn)一步加強(qiáng)，讓整個(gè)濾波板與電機(jī)外殼地充分接地。在此前的接地方案，會(huì)使用金屬彈片接地，以及濾波板漏銅使用導(dǎo)電泡棉接地。而STM的工藝以及其他性能的優(yōu)越性，使得該器件可完美替代以前的接地方案，接地效果大幅提升，甚至提供電機(jī)的防震抗抖能力。

【實(shí)物濾波板圖如下】：

【高頻測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比圖如下】：

四總結(jié)

利用SMT導(dǎo)電硅橡膠襯墊的超強(qiáng)導(dǎo)電性能，加入進(jìn)電機(jī)方案中，完美的解決了電機(jī)接地至關(guān)最要一環(huán)。優(yōu)異的回彈性，還可以保證濾波板甚至內(nèi)部器件的穩(wěn)定性，還可以有效降低接地回路的寄生參數(shù)、減小接地電位差、提高EMC性能。

在我司近期的實(shí)踐運(yùn)用中效果顯著，不僅僅是高等級(jí)電機(jī)方案中，可以適應(yīng)任何需要接地點(diǎn)，可以完美替代金屬彈片、導(dǎo)電泡棉的使用，可貼片的效果可以更加直觀也更加貼近量產(chǎn)效果。