EN
Pam mae newid amlder uchel yn cynyddu EMI mewn rhagweithwyr llinellol systemau awtomatig
Lledhad harmonig a chysylltiad maes agos uwch na 1 MHz
Pan fydd yn gweithredu uwchben 1 MHz, dechrau'r newidiadau sydyn hynny mewn cyfred trwy gyrrwyr llinol creu pob math o harmonigau sydd yn ymledu trwy amrediad o amrediadau amlder. Beth sydd wedi bod yn nes ymlaen yw'n broblem fawr i gylchoedd agos oherwydd bod y gweithgarwch gynyddol hon yn arwain at gysylltiad crych-fae rhagorol. Yna cael trosiad rhyddhau gwrthdystiolaeth electromagnetig yn uniongyrchol i olion a chydrannau cylch agos, hyd yn oed heb eu cyffwrdd yn ffisegol. Ac yma mae rhywbeth diddan am faint o waelwch sydd yn digwydd: bob tro rydym yn dyblu amlder y trosglwyddo, mae lefelau'r gwrthdystiolaeth yn cynyddu pedwar gwaith yn ôl canlyniadau diweddar gan DigiKey. Prif bryder arall sydd yn codi pan mae ymylon y signal yn codi'n gynt na 10 volt pob nanosecwnd. Mae'r trosglwyddiadau cynt a'r rhain yn cyflwyno capacitanceid anfwriadol mewn lleoedd annhebyg, gan troi piciau voltage clym yn arwyddion sŵn real sydd yn torri safonau Rhan 15 y Comisiwn Cyfathrebu Ffederal (FCC) ar gyfer gweithredu offer diwylliannol.
Hwbrydiant yn y byd go iawn: Adroddiad am orchwydd EMI ar 2.4 MHz mewn actiwrion llinol sydd dan reoli PLC
Mewn un profiad maes go iawn lle roedd actiwrion llinol dan reoli PLC yn rhedeg ar amlder 2.4 MHz, sylwodd peirianwyr fod lefelau EMI yn mynd llawer uwch na safonau CISPR 32 Dosbarth A, tua 15 dB. Wrth edrych yn fwy manwl, gellid dod o hyd i'r broblem yn deillio o'r cylchoedd tir anghywir hynny a achosir gan newidiadau cyntal cyntaf y cy currents (dI/dt) rhwng chipiau y gyrrwr a chwifliadau'r actiwr. Yn esiampl, fe wnaeth y signalau uchel amlder hynny fynd heibio i'r ffiltroedd mewn-bord drwy'r ceirwyr motored nad oeddent wedi'u hamddiffyn. Mae hyn yn dysgu rhywbeth sydd yn hanfodol i bawb sydd yn gweithio â threfnau uwch na 1 MHz. Yn syml, mae'r cynllun addas yn gofyn am nifer o ddulliau sydd yn gweithio gyda'i gilydd. Clirio'r trefniant PCB yn gyntaf, yna ychwanegu ffiltroedd da ar lefel y cydran hefyd. Ceisio datrys y broblem gan ddefnyddio un dull yn unig yn aml yn arwain at wastraffu amser arian ar gyfer datrysion cydfyndr draethus yn y dyfodol.
Ysbrydolwyr EMI Hanfodol: Trefniant, Cyfraddau Ymyl, a Dewisiadau Cydran
Mae tri phrif ffactor yn rheoli EMI mewn gyrrwyr llinol systemau awtomatau: geometreg trefniad corfforol, cyflymderau troi rhewidiol, a dewis cydrannau. Mae pob un yn effeithio'n uniongyrchol ar cy совgdraeth electromagnetig (EMC), ac efallai y bydd anweithrediad annhebygol yn cynyddu'r eithriadau 20–40 dB yn ôl protocolau profi diwylliannol safonol.
Lleihau arwynebedd y cylch a chyflawni cyflwyniad tir i reoli EMI rhewidiol
Mae'r swm o'r rhwydwaith sydd yn cael ei ryddhau fel arfer yn cynyddu wrth i'r maint o gylchoedd cyfredau groeswirio fwy na chyn hynny a thrwy i harmonigau cyfreddi croesi fod yn fwy amlwg. Pan fyddwn yn gweithio â chirciwdiau gyrrwr llinol, mae'r cylchoedd problemataidd hyn yn tendrio i ddatblygu rhwng sawl cydran allweddol gan gynnwys MOSFETs pŵer wedi'u paru â chyflinwyr, ffasau'r corffor sydd wedi'u cysylltu â'u llwybrau adferiad perthnasol, a chirciwdiau gyrrwr y gat sydd yn rhyngweithio â'r cydrannau bootstrap sydd yn agos iddynt. Er mwyn cadw'r arwynebeddau'r cylchoedd hyn yn lai digon i'w rheoli, mae angen i beirniaid feddwl yn ofalus am leoliad pob cydran ar y bwrdd a threchu aml-gyfraith o gerdnau PCB am reoli gwell. Mae creu planedau tir penodol yn helpu sefydlu'r llwybrau adferiad is-elwedd hynny trwy'r cirqiwdiau. Ac mae'n hanfodol i beidio â chael unrhyw rhaffi dan y traciau cyfred uchel gan eu bod yn achosi pob math o broblemau tirio adnabyddus fel 'bounce tir'. Ar gyfreddi sydd uwch na 1 MHz, mae rhywbeth a elwir yn 'stitching via' o amgylch ymylon ardalau'r tir yn gwneud gwahaniaeth fawr hefyd, gan leihau'r anwythiant gan fwy na hanner y faint rydym yn ei weld â chysylltiadau unbwynt syml.
cy currents cyffredin a achosir gan dI/dt o nodau sydd yn newid yn gyflym mewn topolegion yrrwr llinol
Mae troi cyntaf cyntal (dI/dt) yn ystod y troi yn cynhyrchu sŵn cyffredin trwy gaptansau paraesitig—yn enwedig ar nodau’r drain a’r ffynhonnell, cylchoedd y tryferydd a rhyngwynebau’r criostr. Wrth i’r cyflymder troi gynyddu, mae’r llediant sŵn a’r effeithlonrwydd cysylltiad hefyd yn cynyddu:
| Cyflymder Troi | Llediant Sŵn (Vpk) | Llwybr Cysylltiad |
|---|---|---|
| 10 A/ns (araf) | 0.5 | Drain MOSFET i griostr |
| 100 A/ns (cyflym) | 3.2 | Cylch y tryferydd i’r craff |
Mae’r sŵn hwn yn teithio trwy gysylltiadau’r craff a’r cablau. Mae’r lleihau effeithlon yn cynnwys addasu cyflymder y ymyl drwy resistorau porth a chokes cyffredin sydd yn darparu llai na 25 dB o leihau uwchben 2 MHz. Mae cablau'r corff sydd wedi eu hamddiffyn a'u torgi'n ddwyfol yn lleihau cysylltiad maes gan o leiaf 18 dB o'i gymharu â’r amrywiaethau nad ydynt wedi’u hamddiffyn.
Strategaethau Profiadwy i Leihau'r Effaith ar Gyrrwyr Llinol Systemau Awtomatig
Technegau lefel PCB: Trefnu'r hadran yn effeithlon, olion gwarant, a rhannu sŵn CM/DM
Pan fyddwn yn cynllunio PCBs, gall defnyddio llawer o haenau â phlaniau tir addas leihau arwynebedd y cylchoedd tua 60%. Mae ychwanegu olion cadwraeth nes ag y llinellau signal cyflym hynny yn helpu lleihau problemau croesiad tua 40 dB yn ôl ymchwil gan Gymdeithas EMC IEEE yn 2023. Ar gyfer amlderâu uwch na 1 MHz, mae'n rhaid i ni wahanu llwybrau sŵn CM a DM yn wirioneddol, gan fod harmonigau yn dechrau taro'r ffynonellau sŵn sydd fel arfer yn eu hystyried yn wahaniaethol. Ar bwyntiau mewnbyd/allbyd, mae perlsidau feritâd yn gweithio'n dda pan fyddant yn cael eu cyfuno â chydrannau capaciti mawr sydd wedi'u lleoli yn strategol, yn ogystal â chydrannau capaciti llai ar amlder uchel hefyd. Mae'r cydrannau hyn yn gweithio gyda'i gilydd i reoli'r piciau resoniad hynny sydd yn anghywir, yr hyn a geir ei anog gan gynhyrchwyr gan eu bod yn gwybod pa mor draffterd â phroblemau EMI yn y rhaglen go iawn. Suggestiodd rhai astudiaethau fod y problemau hyn yn costio cwmnïau tua $740k yn ôl cyfartaledd ar draws amryw o weithgareddau.
Dylanwad cydran-lefel: hidlwyr pasif integredig a feritâd mewnhaeddig mewn ICs gyrrwr llinol
Mae'r genedlaeth ddiweddaraf o ICs gyrrwr llinol nawr yn dod â hidlwyr mewnol a ferritau nanocrystalline yn y pecyn ei hun. Mae'r newid cynllun hwn yn lleihau'r gofod sydd ei angen ar gyfer cydrannau hidlo gan tua 80% o'i gymharu â'r dull traddodiadol o ddefnyddio rhannau ar wahân. Mae hyn yn golygu nad oes rhagor o angen dealio â'r anweithrediad anghyffredin o weithrediad anweithrediad (inductances parasitic) sydd yn dod o'r gweithrediad ychwanegol allan o'r sipsyn, sydd yn un o'r prif achosion dan y pwyntiau tynnu gwerthiant anhepgor sydd yn cael eu creu gan newidiadau cyflym yn y cyfred (dI/dt). Yn ôl yr hyn a welir gan gynhyrchwyr yn y maes, gall y sipsyn newydd hyn leihau'r rhyngweithiad electromagnetig hyd at 30 dB wrth weithio ar gyfreithlon tanio 2,4 MHz oherwydd technegau clirio is-gweddill (substrate shielding) sydd yn gweithio'n dda. Y canlyniad? Gall actiwr rheoli PLC hepgor safonau CISPR 11 Dosbarth A yn hawdd heb angen unrhyw gydrannau hidlo allanol ychwanegol. A phan oir o amgylchiadau anodd, mae rheoli thermol wedi bod yn cael ei gynllunio'n ofalus fel y gweithio'r dyfeisiau hyn yn ddibynadwy hyd yn oed pan fydd y tymheredd yn cyrraedd tua 105 gradd Celsius, sydd yn digwydd yn aml o fewn y gofodau cyfyngedig ble mae cabinetiau rheoli'r corff yn byw.