詳細解析無刷電機EMI整改！

由于無刷電機的安全可靠、效率高、噪聲低、壽命長等特點，其應用越來越廣泛，在諸如廚房電器、白色家電、智能家居、電機數碼、醫(yī)療設備、汽車等領域中都有它的身影。而無刷電機因為其電子開關驅動控制模式，難免會出現EMI問題。在比創(chuàng)達近期的眾多整改案例中，也出現較多的無刷電機類產品（包括風扇、風機、高速吹風筒）的EMI問題；

經過對產品特性的分析研究，結合經驗豐富的技術團隊技術指導、現場實踐，最終所有的產品均迅速通過現場測試，現將比創(chuàng)達技術團隊的部分案例分享如下：

PART 01 整改實例

如圖1、2所示，某應用在服務器上的散熱風扇產品（DC48V供電）的RE及CE測試均大幅度超標，CE最高超標42dB！RE最高超標30dB！ 

圖1 某電機產品CE測試超標數據

圖2 某電機產品RE測試超標數據

在分析了無刷電機的原理、鎖定了干擾源后，通過施加一些簡單的措施（見第2節(jié)的分析），就將整體的噪聲降低了幾十dB，保證了產品的發(fā)射強度相對標準限值有足夠的裕量（CE 9dB裕量，RE 4dB裕量），整改后結果如圖3、4：

圖3 整改后的CE測試PASS數據

圖4 整改后的RE測試PASS數據

PART 02 無刷電機原理及其EMI噪聲源

相比有刷電機通過碳刷和換向器實現電流方向的變換，進而實現磁場方向的切換、保證線圈感生的磁場相對永磁體來說總是連續(xù)產生吸引或排斥作用，實現轉子線圈的連續(xù)轉動，無刷電機是通過不同組半導體開關的通斷（如PWM波輸入MOS管柵極、控制其開關）來改變線圈中的電流流向、切換線圈的磁場方向實現對永磁轉子接力推拉旋轉。

如圖5，在某一時間，電控模塊的開關管Q1和Q5導通，電流流過線圈A組和B組；如圖6，因線圈的繞線方式不同，二者產生的磁場方向相反，對同一永磁轉子一組線圈產生推力、一組產生拉力，實現了2組線圈合力驅動永磁轉子的轉動。

圖5 電機驅動模塊

圖6 線圈定子推拉永磁轉子轉動示意

因此，不同于有刷電機的電刷與換向器的續(xù)斷接觸產生的電火花為較大噪聲來源，無刷電機的噪聲主要由電機控制驅動模塊、開關管的開關噪聲產生。另外，機器自身的電源模塊：AC-DC、DC-DC模塊也會產生較大噪聲。

通過現場分析產品的原理圖及PCBA，發(fā)現針對開關控制、驅動模塊易出問題的點或者可通過限流、濾波降低干擾的點，如開關管SW端、MOS管輸出端并無限流、濾波措施，或是濾波參數還有調整的空間；而電源DC-DC模塊的輸入端也無相應的抑制共模噪聲措施；現場通過近場掃描也確實能發(fā)現這兩塊的噪聲較大。

找到了源頭，接下來的處理措施也就簡單了，最終的整改措施包括：

1）DC輸入加CLC濾波（如圖7，C1=C2=22uF，L1為272共模電感：BWMF702P272P1A）；

2）MOS管柵極RC由75R/4.7nF改成110R/6.8nF；

3）三相驅動輸出對地加10nF電容濾波； 4）電機線纜靠近電機端繞磁環(huán)（BTRC02RH278）；

圖7 DC輸入加CLC （因主板不易串接，故用面包板飛線，量產需改板）

圖8 電機驅動模塊濾波 （客戶未提供原理圖，此原理圖僅作示意）

圖9 電機線繞磁環(huán)

PART 03 總 結

1、無刷電機的主要噪聲源為電驅電控模塊的DC-DC升降壓電源的噪聲、及三相驅動開關管的開關噪聲；

2、抑制無刷電機EMI的噪聲可以針對其開關管的脈沖控制信號、三相輸出的矩形波信號進行處理，通過加濾波措施對矩形波上升沿和下降沿的過沖、振鈴進行削弱；同時也可以延緩信號上升沿和下降沿，降低干擾；

3、電機自身的金屬外殼一般都有一定的屏蔽作用，但因外接線纜、非金屬結構件的存在等，無法保證完全屏蔽、干擾也會以傳導的方式通過線纜外泄，其他電源、監(jiān)控等線纜也是潛在的等效天線，所以針對線纜也需要做屏蔽或濾波（端口濾波、繞磁環(huán)等）處理。