锂电池清洗水枪EMC整改方案

一概述

清洗行业随着高压水枪清洗机的出现，逐渐取代传统的机械清洗和化学清洗方式，以高压水枪清洗机为主流的清洗行业逐渐形成科学、环保、高效率的清洗特点，高压水枪清洗机以一个全新的清洗理念逐渐被工业、商业和家庭各种清洗领域所接受。

高压水枪清洗机主要介质自来水，高压水枪清洗机工作原理是利用高压泵将动力源的机械能转换为压力能，具有高强度压力的水通过高压喷嘴的小孔，再将压力能转换为动能，从而形成高速的微细水射流，利用高压水射流的强大冲击力冲击被清洗物体，把污垢剥离、清除，从而达到清洗的目的。

 

二产品分析

目前锂电清洗水枪的高压泵主要有无刷电机和有刷电机，直流无刷电机由电机主体和驱动器组成，区别于有刷直流电机，无刷直流电机不适用机械的电刷装置，而是采用方波的自控式永磁同步电机，并以霍尔传感器取代碳刷换向器，以钕铁硼作为转子的永磁材料。

三实际案例

1.测试数据

某锂电池清洗水枪，主要由无刷电机和锂电池包两部分组成，测试数据如下：

2.数据分析：

(1)在数据中明显可以看出在50M-200M之间有几个比较高的包络，这有很大可能是电源问题；

(2)通过断开负责电机和相关线束逐一排查，最后确认问题点是驱动MOS引起。

 

3.原理分析

（1）干扰源

三相无刷电机需要6个开关管，分为三组上臂和下臂，工作时每组的上臂和下臂不能同时导通/关断。工作过程：电流从上臂流到下臂，上臂从3相中选择1相开通，下臂也同样选择1相开通。电流的流向：上臂晶体管/MOSFET →电机线圈（2 相串联）→下臂晶体管/MOSFET →地。

噪声产生原因：

无刷电机电磁干扰产生的根本原因是在工作过程中产生高di/dt 和高 dv/dt,它们产生的瞬间电流和尖锋电压形成了干扰源，由主功率电路开关管的高速开关引起。

（2）辐射路径

DC电源线和电机连接线的天线效应。

（3）干扰源处理：

1、 降低开关管的开关速率；

2、选择合适的开关管； 

3、有必要可以增加屏蔽层；

4、在MOS开关管的栅极驱动引脚串小电阻和并小电容减缓开关管导通速度；通过分析PCB发现上述措施都已经增加或者无法实施，只能通过处理耦合路径来解决。

4.整改措施：

（1）措施一

先在电源输入的两根线上绕磁环，摸底发现有改善，然后换贴片共模电感，装整机测，结果如下。

结果：在115MHZ的包络下降非常明显。

（2）措施二

在无刷电机UVW三线绕磁环；

 

结果：通过以上两个措施处理噪声放大路径后，全频段都可以达到限值以下。

总结

目前越来越多的家电产品智能化、便携化，按照CCC强制性国家标准GB4343.1-2018《家用电器、电动工具和类似器具的电磁兼容要求第1部分：发射》的要求，电磁兼容的测试必不可少，限制电磁污染水平的同时，保障人身健康以及周边电子电器设备的正常使用，是新形势下的大势所趋。