尽管这个问题看起来非常具体,但它确实可以被视为一个更一般的案例过滤问题:“如何过滤掉来自电动马达的电噪声?” .
我们需要提前收集的第一个信息数据是我们的电路所暴露的噪声类型。有时很难提前获得这些数据,有时在没有经验和高端实验室设备的情况下更难以测量噪声。
一般来说,我们可以从以下方面评估我们的噪声源:
- 内在的或外在的。即:噪音是否来自/产生于我们自己的系统内部?还是它来自我们的系统之外?
- 耦合机制:电容耦合、电感耦合、接地回路、电磁辐射……
- 噪声特性:切换、热(高斯)、散弹、闪烁......
- 频带和 Q。我们的噪声有多窄或多宽?它是否在该频带之外突然下降/消失(品质因数)?
以上为部分列表,不完整,仅供参考。
然后,有很多技术,我的意思是数百种技巧和更广泛的方法,具体取决于具体情况。
深入研究原始问题的细节,这是我对系统可能产生的噪音的最佳猜测,
- 噪声主要来自系统本身、动力电机和驱动电路。30A 的峰值开关电流足以产生可以轻松耦合到电路其余部分的脉冲。
- 由于驱动器的高电流脉冲,电容耦合、电感耦合和接地回路都可能是这里的麻烦源。
- 噪声被切换,我猜是在 1MHz 以下区域,但是,1-10MHz 范围内的谐波很容易产生/辐射。
处理上述系统中的噪声的一些实用提示和技巧:
- 如果可能,将电机和驱动器与其余电路物理分离。这显然不是在所有情况下都是可能的,例如,如果您有一个用于所有电子设备的电路板。但是,如果您负担得起两块单独的板,一块用于驱动电机,另一块用于系统的其余部分,这样做会很有帮助。
- 通过为所有电路(包括电源驱动器、电池和机箱)使用经过深思熟虑的星形接地连接来避免接地问题和噪声环路耦合。
- 不要让任何底盘或大型金属部件漂浮,因为这会与电机和电源驱动器产生的电磁场相互作用,反射、传播和/或重新发射电磁场作为额外的噪声。
- 关于电机本身,根据电机的类型,您当然可以在电机附近/连接到电机上应用噪音过滤器。对于可能不是您的情况的直流电机,明智的做法是在每个相上焊接小型陶瓷电容器,尽可能靠近电机。坚固的(高压)0.1uF 电容器是一个很好的经验法则。根据应用的不同,您还可以从每个相引线添加另一对陶瓷电容器到机箱。在走这条路线之前,请注意检查确切的电机类型和驱动器。
- 连接驱动器和电机的电缆应尽可能靠近并扭绞。
- 应该在驱动器电源线上大量添加去耦/旁路电容器,有两种类型:大容量电容器(可能为数百 uF,用于低频滤波)和高频电容器(通常为 0.1uF)。
回到您发布的电路,我最初的方法是:
- 不使用共模扼流圈,因为它更适用于从系统外部产生的电容耦合噪声。
- 对两条线路(电源和 GND 返回)应用双 LC 滤波,甚至更好的是双 L pi 滤波器。这是对 KHz 到低 MHz 噪声最有效的滤波器。与每个电池端子串联的大电感器(在 mH 范围内)将显着改善进入电路数字部分的噪声。相反,铁氧体磁珠本身就具有耗散性,最适合更高(几十兆赫兹的频率)。
- 将标准齐纳二极管和单向 TVS 替换为双向坚固(高能量)TVS。但是,如果您的输入稳压器不能承受过电压的小峰值,则可以保留电路中的齐纳二极管。
- 添加一对与大容量电容器并联的小型陶瓷电容器:例如 1uF 和 0.1uF MLCC,保守额定值 (>100V)。这将提高您的滤波器对更高频率 (>1MHz) 的有效性。
最后但同样重要的是,设计一种在关键点测量电路的简单方法,以验证不同方法的有效性。请尝试在与真实设备运行时类似的情况下进行测试。
如果需要,我可以为上述方法提供更多参考资料(书籍、文章)。如果您可以更详细地指定系统的某些部分,则肯定会应用其他过滤技术。