降低直流电机噪音

电器工程 电容器 电压调节器 直流电机 噪音 电感器
2022-01-23 17:27:31

我正在设计一个带有直流电机的电路12V 直流可逆减速电机 - 70RPM 和其他一些东西,包括 MCU 和激光,全部由单个 12V 电源驱动,并且担心电机产生的大 HF 噪声纹波(电而不是辐射)但减少两者都没有害处)。

我以前很少使用电机,但是从阅读这个社区的文章和在互联网上其他地方的一些搜索来看,似乎有一些技术可以处理这种噪音,我想知道我是否能得到一些有根据的回应关于我遇到的一些技术的有效性和缺点。

  1. 小电容(1 或 10nF)以多种组合方式跨接在端子上,包括 Vcc/Gnd 之间、Vcc/Gnd 之间的两个中间连接到外壳外部,以及上述两种的组合。如果电机需要双向运行,则为非极化。

  2. 直接将电机外壳接地。

  3. 扼流圈电感与电机的 Vcc 串联。

  4. 在电机附近采用更复杂的滤波拓扑。

  5. 扭绞和屏蔽电机电缆,并将它们与电路的其余部分物理隔离。

  6. 将电机的接地与电路其余部分的接地分开,并尽可能将其直接连接到电源的端子(或尽可能靠近)以避免接地回路问题(星形接地?)

  7. 将电机物理地封装在金属外壳内(并将外壳接地)。

  8. 使用大 (1000uF+)、低 ESR 电解电容器尽可能靠近其 Vcc 和 Gnd(阳极到 Vcc,阴极到 Gnd)之间的其他敏感设备连接,或将这些大电容器放置在所有线路上的电源本身旁边引出。

  9. 通过线性稳压器运行其他一些设备(不确定这些设备是否特别擅长抑制 HF 噪声)

  10. 在通向不同系统的不同线路的电源旁边放置二极管。

寻找关于上述技术有效性的通用答案,也许更多关于保护直流电机噪音,而不是特定于该电机的东西,因为该项目实际上已经结束,现在我只是好奇并认为拥有这些信息会很有用可在一处供未来项目和其他感兴趣的人使用。

4个回答

即使您的电路没有受到影响,您也应该始终在电机端子上放置一个电容器,因为电刷电弧会产生可能干扰其他设备(例如 AM 收音机)的射频噪声。通常的建议是安装两个 0.1uF 陶瓷电容器,一个从每个电机端子连接到外壳。这将外壳“接地”到射频,而没有暴露直流连接的危险。

对于电源抑制能力较差的敏感设备来说,纹波可能是一个问题,但普通的滤波电容器和稳压器通常会消除它。另一个问题是启动电机时出现的电流尖峰和电压骤降。该电机的失速电流仅为 390mA,因此只要您的 12V 电源可以处理,您就不必担心它。只需确保电机及其控制电路直接连接到电源,并将单独的电线连接到其他设备。

关于您减少噪音的要点:

  1. 小电容器(1 或 10nF)

这是正确的,除了提到电容器极性:无论如何,电容器必须是陶瓷的,设计用于高频工作,而不是电解或纸,即使电机只能在一个方向工作。将这些电容器尽可能靠近电机放置,如果您使用的是 PWM 驱动器,则应靠近电机驱动器。

使用大 (1000uF+)、低 ESR 电解电容器尽可能靠近其 Vcc 和 Gnd(阳极到 Vcc,阴极到 Gnd)之间的其他敏感设备连接,或将这些大电容器放置在所有线路上的电源本身旁边引出..

很可能使用大电容器只会部分有效,主要是在电机的启动/停止/反转期间。更好的噪声保护是 - 为电源电路和控制部分制作单独的电源,即使两者都需要相同的 12V。您的第 9 页正是关于这一点。

扭绞和屏蔽电机电缆,并将它们与电路的其余部分物理隔离。

电机(通过电缆和空气)传播噪声的主要原因是电刷着火。因此,如果您的电机不是全新的,请检查电刷和连接器的状况,并在需要时研磨连接器。

还将您的线拓扑规划为带有射线(您的计划的一部分)的星形(电源在中心),并尽量避免包含消费者的链。

星星:

消费者2 <---电线--->电源<---电线--> 消费者1

链:

电源<---电线--> 消费者1 <---电线---> 消费者2

您的电机电流相对较低,因此除非您有一个好的电机模型,否则最好的方法是实验性的。

在您的电路板上为扼流圈电感器留出空间。将小电容直接焊接在电机端子上。在为电机驱动器供电的电源线上有足够的去耦。

然后尝试为电容器和扼流电感设置一些值,并使用示波器(或频谱分析仪,如果有的话)测量电源上的噪声。

不知何故尚未提及的几点。

  1. 必须仔细屏蔽从电桥到电机的整个电源路径。如果可能,屏蔽层应连接到电机外壳。在您的电路板一侧,屏蔽必须通过电容器连接到地,并且在系统中的某处它应该直接连接到地。
  2. 在电桥附近,您应该有输入电容器以在切换期间提供电力。我的意思是小盘可以快速反应,而几个大盘即使在电流峰值期间也有足够的能量来保持电压。通常它是数百微法拉。
  3. 在电源线上使用更好的现成滤波器的共模扼流圈,几乎只允许直流电流。所有的开关效果都必须限制在电桥和电机的电缆上。
  4. 当然,良好的布局非常重要。始终考虑电流的去向,减少磁通量,记住在开关系统中,开关的不仅仅是电机电流,还有桥接晶体管门、升压电容器,有时还有其他东西。

电缆周围的铁氧体也是一个好主意。

祝你好运!