Jak wygląda kwestia zakłóceń EMI w silnikach DC? Mam kilka pytań.

Witam,
Nurtuje mnie kwestia często występujących zakłóceń EMI w szczotkowych silnikach DC.

Założenia projektowe:
-Silnik 12V, prąd 400-500mA
-Sterowanie PWM N-MOS około 27kHz
-Z zabezpieczeń na razie w testowym układzie jest jedynie dioda schottky na zaciskach silnika
- przewód do silnika 2x1mm (9 cm)
- metalowy korpus silnika z plastikowym zamknięciem ze szczotkami.

1. Czy w przypadku sterowania silnikiem bez PWM, (załączanie i wyłączanie co jakiś czas) układ taki ma szansę przejść badania EMI bez żadnych dodatkowych filtrów na silniku DC?

2. Jak wpływa częstotliwość pracy PWM na generowanie zakłóceń EMI? Wiem że im wyższa częstotliwość tym wyższe zakłócenia, ale czy jest jakaś najwyższa granica częstotliwości przy której jeszcze zakłócenia są niewielkie? Nie zależy mi na tym aby silnik nie piszczał, jeśli miałbym zejść z 27kHz do 1kHz i zakłócenia EMI spadłyby porównywalnie np. do 10% to nie ma problemu.

3. Jak wpływa prąd silników na zakłócenia EMI, czy jest jakaś szacowana granica prądów przy których te zakłócenia są stosunkowo niewielkie i pomijalne? Wiadomo że różnica w zakłóceniach EMI między silniczkiem 500mA, a silnikiem 15A będzie spora, dlatego czy jest jakiś próg kiedy można przyjąć i powiedzieć że do określonych prądów i mocy możemy nie martwić się aż tak bardzo tym że na badaniach EMI wyjdą przekroczenia.

4. Jeśli należało by tutaj dobrać jakiś filtr, jaki będzie odpowiedni i wystarczający?

Proszę porady doświadczonych kolegów, z góry dziękuję

mateusz77892 napisał:

1. Czy w przypadku sterowania silnikiem bez PWM, (załączanie i wyłączanie co jakiś czas) układ taki ma szansę przejść badania EMI bez żadnych dodatkowych filtrów na silniku DC?

Sam silnik szczotkowy jest lepszym generatorem EMI niż kluczowanie PWM, także wątpię.
Za to stosując PWM musisz to uwzględnić przy projekcie filtra, typowym rozwiązaniem filtra dla silników szczotkowych są dwa kondensatory podłączone do wyprowadzeń i obudowy, nie możesz włączyć kondensatora wprost na wyjście klucza PWM bo przy załączaniu będą powstawały szpilkowe impulsy prądu, więc w obwodzie musi się znaleźć jeszcze jakaś indukcyjność i dioda.

mateusz77892 napisał:

3. Jak wpływa prąd silników na zakłócenia EMI, czy jest jakaś szacowana granica prądów przy których te zakłócenia są stosunkowo niewielkie i pomijalne? Wiadomo że różnica w zakłóceniach EMI między silniczkiem 500mA, a silnikiem 15A będzie spora, dlatego czy jest jakiś próg kiedy można przyjąć i powiedzieć że do określonych prądów i mocy możemy nie martwić się aż tak bardzo tym że na badaniach EMI wyjdą przekroczenia.

Wbrew pozorom małe silniki potrafią generować więcej zakłóceń niż duże, kiedyś miałem duży problem z silnikiem średnicy jednego centymetra kręcącym się z prędkością 12000 RPM, świetnie resetował/zawieszał mikrokontrolery w różnych urządzeniach na różnych płytkach i to w miarę przyzwoicie zaprojektowanych z groud-planem na jednej warstwie
Komutator generował impulsy o kilku-nanosekundowych czasach narastania, więc nie dziwna że był takim dobrym generatorem zakłóceń.

Kolega pisze o kondensatorach - ma rację - dostęp elektryczny do obudowy silnika bardzo pomoże zmniejszyć zakłócenia. Pomoże też filtr ferrytowy na przewody (common mode z pierścienia albo rurki ferrytowej) lekkie skręcenie przewodów oraz może mały kondensator na zaciskać silnika.

Propononowałbym też zrobić sobie jakieś stanowisko do testów. Na budżecie starczy oscyloskop i antena do sondy. Tak byś mógł sprawdzać czy dany kondensator pomógł czy pogorszył sytuację.

jarek_lnx napisał:

Za to stosując PWM musisz to uwzględnić przy projekcie filtra, typowym rozwiązaniem filtra dla silników szczotkowych są dwa kondensatory podłączone do wyprowadzeń i obudowy, nie możesz włączyć kondensatora wprost na wyjście klucza PWM bo przy załączaniu będą powstawały szpilkowe impulsy prądu, więc w obwodzie musi się znaleźć jeszcze jakaś indukcyjność i dioda.

Czy taki schemat filtra jest prawidłowy?

CosteC napisał:

Propononowałbym też zrobić sobie jakieś stanowisko do testów. Na budżecie starczy oscyloskop i antena do sondy. Tak byś mógł sprawdzać czy dany kondensator pomógł czy pogorszył sytuację.

Pomysłowy patent, spróbuję, przynajmniej porównawczo można coś zauważyć.

mateusz77892 napisał:

Czy taki schemat filtra jest prawidłowy?

Tak

To dobra wiadomość,
Diodę D102 dał bym też schottky 1A,
Kondensatory dobiorę, choć na początek założę 100nF
A w jaki sposób tutaj dobrać dławik?
Jaki choć szacunkowy przedział indukcyjność zda tutaj egzamin jak to wyliczyć?

Jeśli ten schemat by nie pomógł skłaniałbym się do zastosowania jeszcze dodatkowo dławika z kompensacją jak radził kolega CosteC, ale to chyba na przyszłość.

Dławik z kompensacją to mogą być przewody silnika przewinięte 2x przez pierścionek z ferrytu.