详细解析无刷电机EMI整改！

由于无刷电机的安全可靠、效率高、噪声低、寿命长等特点，其应用越来越广泛，在诸如厨房电器、白色家电、智能家居、电机数码、医疗设备、汽车等领域中都有它的身影。而无刷电机因为其电子开关驱动控制模式，难免会出现EMI问题。在比创达近期的众多整改案例中，也出现较多的无刷电机类产品（包括风扇、风机、高速吹风筒）的EMI问题；

经过对产品特性的分析研究，结合经验丰富的技术团队技术指导、现场实践，最终所有的产品均迅速通过现场测试，现将比创达技术团队的部分案例分享如下：

PART 01 整改实例

如图1、2所示，某应用在服务器上的散热风扇产品（DC48V供电）的RE及CE测试均大幅度超标，CE最高超标42dB！RE最高超标30dB！ 

图1 某电机产品CE测试超标数据

图2 某电机产品RE测试超标数据

在分析了无刷电机的原理、锁定了干扰源后，通过施加一些简单的措施（见第2节的分析），就将整体的噪声降低了几十dB，保证了产品的发射强度相对标准限值有足够的裕量（CE 9dB裕量，RE 4dB裕量），整改后结果如图3、4：

图3 整改后的CE测试PASS数据

图4 整改后的RE测试PASS数据

PART 02 无刷电机原理及其EMI噪声源

相比有刷电机通过碳刷和换向器实现电流方向的变换，进而实现磁场方向的切换、保证线圈感生的磁场相对永磁体来说总是连续产生吸引或排斥作用，实现转子线圈的连续转动，无刷电机是通过不同组半导体开关的通断（如PWM波输入MOS管栅极、控制其开关）来改变线圈中的电流流向、切换线圈的磁场方向实现对永磁转子接力推拉旋转。

如图5，在某一时间，电控模块的开关管Q1和Q5导通，电流流过线圈A组和B组；如图6，因线圈的绕线方式不同，二者产生的磁场方向相反，对同一永磁转子一组线圈产生推力、一组产生拉力，实现了2组线圈合力驱动永磁转子的转动。

图5 电机驱动模块

图6 线圈定子推拉永磁转子转动示意

因此，不同于有刷电机的电刷与换向器的续断接触产生的电火花为较大噪声来源，无刷电机的噪声主要由电机控制驱动模块、开关管的开关噪声产生。另外，机器自身的电源模块：AC-DC、DC-DC模块也会产生较大噪声。

通过现场分析产品的原理图及PCBA，发现针对开关控制、驱动模块易出问题的点或者可通过限流、滤波降低干扰的点，如开关管SW端、MOS管输出端并无限流、滤波措施，或是滤波参数还有调整的空间；而电源DC-DC模块的输入端也无相应的抑制共模噪声措施；现场通过近场扫描也确实能发现这两块的噪声较大。

找到了源头，接下来的处理措施也就简单了，最终的整改措施包括：

1）DC输入加CLC滤波（如图7，C1=C2=22uF，L1为272共模电感：BWMF702P272P1A）；

2）MOS管栅极RC由75R/4.7nF改成110R/6.8nF；

3）三相驱动输出对地加10nF电容滤波； 4）电机线缆靠近电机端绕磁环（BTRC02RH278）；

图7 DC输入加CLC （因主板不易串接，故用面包板飞线，量产需改板）

图8 电机驱动模块滤波 （客户未提供原理图，此原理图仅作示意）

图9 电机线绕磁环

PART 03 总 结

1、无刷电机的主要噪声源为电驱电控模块的DC-DC升降压电源的噪声、及三相驱动开关管的开关噪声；

2、抑制无刷电机EMI的噪声可以针对其开关管的脉冲控制信号、三相输出的矩形波信号进行处理，通过加滤波措施对矩形波上升沿和下降沿的过冲、振铃进行削弱；同时也可以延缓信号上升沿和下降沿，降低干扰；

3、电机自身的金属外壳一般都有一定的屏蔽作用，但因外接线缆、非金属结构件的存在等，无法保证完全屏蔽、干扰也会以传导的方式通过线缆外泄，其他电源、监控等线缆也是潜在的等效天线，所以针对线缆也需要做屏蔽或滤波（端口滤波、绕磁环等）处理。