電機EMC整改案例分享

一背景

如今電機應用廣泛，涵蓋家用電器、汽車制造、大型工業(yè)設備等眾多領域。隨著技術發(fā)展和產品功能復雜化，對電機性能和質量的要求越發(fā)嚴苛，電磁兼容性(EMC)測試等級的需求也不斷提高。

在影響EMC測試的眾多因素中，接地至關重要。毫不夸張的說電機接地的有效性直接決定電機能否通過測試，良好的接地能有效降低電機噪聲。所以，研究電機接地對 EMC 測試的影響，優(yōu)化電機接地設計，是電機至關重要的一環(huán)。

二電機噪聲以及耦合路徑

有刷電機的EMI來自哪里?

電刷從換向片過渡到另一個換向片時，繞組的電流從+變到-。

繞組電感是短時的儲能器件，當電刷過渡到另一個換向片時，繞組電感殘壓無法放完，就會強制換向:

產生的火花擊穿換向器與換向器之間的間隙(結電容，Cx，Cy，Cz)進成回路，此為電機噪聲源(激勵源)。

碳刷和換向器作為噪聲源頭，通常我們很難在第一時間改動，或者說滿足功能的前提下通常無法去進行整改。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路徑。耦合路徑有非常多的線路，因為線束阻抗較低，相對與空間輻射而言，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殼，機殼再到電源引線。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到抑制EMI效果。在某車廠CEVT-RE五等級的電機整改，摸底測試情況是在整個RE輻射頻段均有超標，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濾波器最關鍵，濾波器本身體積小，可以放在靠近噪聲源頭濾波，同時由于是對稱的結構可以提供較大的插損，提高對噪聲的抑制能力。(更多相關“電機克星”(BDL濾波器)可以在公眾號內搜索哦)BDL效模型如下圖：

通過以上手段，1GHz以下頻段都能通過等級五的測試，說明大部分噪聲已經被抑制，但是在高頻部分還有超標。

為了充分發(fā)揮BDL的優(yōu)勢，還要結合客戶量產方案，就必須要加強接地效果，除去通常的電機外部接地引線方式，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品——SMT導電硅橡膠襯墊。

SMT導電硅橡膠可通過SMT回流焊接在PCB板上,具有優(yōu)異彈性和導電性。用于EMI或者接地的導電終端，也可以作為機械緩沖墊，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)異的導電性。產品內部填充體為硅膠，外層為金屬鍍層薄膜，表面光滑。

在這個電機方案中，利用了SMT導電硅橡膠襯墊的優(yōu)異性能，讓我司關鍵器件BDL接地效果進一步加強，讓整個濾波板與電機外殼地充分接地。在此前的接地方案，會使用金屬彈片接地，以及濾波板漏銅使用導電泡棉接地。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，甚至提供電機的防震抗抖能力。

【實物濾波板圖如下】：

【高頻測試數據對比圖如下】：

四總結

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

在我司近期的實踐運用中效果顯著，不僅僅是高等級電機方案中，可以適應任何需要接地點，可以完美替代金屬彈片、導電泡棉的使用，可貼片的效果可以更加直觀也更加貼近量產效果。