EMC整改案例分享之电动水泵
发布时间:2021-12-22
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一、产品介绍 

本产品是一款工业电动水泵,电机的功率很大,功率在三百瓦以上。产品可以分为四个部分,电机驱动、电机、防护罩以及叶轮。电机是防水密封的,转速很高,最高可达一万转每分钟,具体产品图片如下所示:


二、问题点排查

电磁波是无法捉摸的东西,需要借助电波暗室进行测试摸底,可以帮助我们快速的分析出机器的电磁干扰点或者噪声的传输途径。具体的数据如下图所示:

图1:摸底数据-垂直方向 

图2:摸底数据-水平方向

问题点分析:

在暗室测试时,采用的是暗室的直流源直接供电,因此可以排除电源噪声,锁定问题是电机噪声引起;电机噪声是电机在转动换向过程中,碳刷在不断的拉电弧,电弧产生高频噪声;高频噪声通过电机引线及外壳缝隙往外辐射。


三、整改对策

(一)客户采用解决方案

客户采用传统整改对策,在正负电源线上串上2个棒状电感(3uH),又在电源线之间并联了2个X电容(2.2nF),和2个Y电容(2.2nF)。

分析:

在电源线之间加上棒状电感可以吸收消耗掉线束上的差模噪声;X电容的作用是通过减少差模噪声的流转回路,从而减少差模噪声的辐射。Y电容是与地相连,也是通过减少共模噪声的流转回路来减少共模噪声的辐射。具体如下图所示:

实际效果如下:

图3:常规方式-垂直方向

图4:常规方式-水平方向

通过数据可以看出效果不太理想,在水平方向测试QP值可以通过测试,但是垂直方向仍旧超标不少。

分析原因:

(1)电容器件参数不对;

(2)对于共模噪声,用Y电容的效果不如用共模电感。

(二)改进整改对策

1.增加共模电感

针对垂直方向的低频段,使用共模电感(TLDCM1211-2-701TF)串联在电源线上,效果如下:

图5:加共模-垂直方向

2.增加BDL滤波器

在电源线之间加上BDL滤波器,效果如下:

图6:加BDL滤波器-垂直方向

图7:加BDL滤波器-水平方向

分析测试数据可知,BDL滤波器对此水泵的噪声滤除效果还是挺不错的,相当于常规手段的加电容电感的效果综合。此整改措施针对驱动电机的EMI滤波效果很好。

(1)BDL对比传统方法的优点

a.滤波效果好,滤波频段宽,方案成本低;

b.单颗器件代替多种不同参数器件组合,减少研发时间;

c.贴片工艺,减少人工焊接成本,简化生产工艺,提高生产效率;

d.定制化PCB,操作简单有效,可取代复杂的屏蔽和磁环工艺!

(2)BDL滤波器内部结构

图8:BDL滤波器的结构



四、总结

在整改的过程中,可以通过借助电波暗室、频谱仪、示波器等工具设备帮助我们快速的确定问题点。针对较复杂的机器,还要进行模块化的问题分析,这些设备工具是必不可少的。只有确定了问题点,才能快速的做出相应对策,给出解决方案。