Zjistěte, jak varistory z kovového oxidu (MOVs) poskytují efektivní tlumení EMI a ochranu před výkyvy v kartáčových DC motoretových systémech. Přečtěte si o jejich charakteristikách tlumení, možnostech balení (SMD a DIP), pokynech k výběru a srovnání s TVS diody pro lepší EMC výkon v průmyslových aplikacích.
1. Úvod
Kloubové DC motory jsou široce používány v kompaktním strojírenství, elektropomocných nástrojích, hračkách a automobilové elektronice díky své jednoduché struktuře, nízké ceně a flexibilnímu ovládání. Jejich fungování je založeno na komutaci prostřednictvím kloubů a komutátoru, což umožňuje spojitou rotaci prostřednictvím periodického přepínání proudu v obvodech rotoru.
Přes problémy jako je vyšlechtění kloubů a elektromagnetický šum zůstávají kloubové motory v určitých aplikacích nezastupitelné díky svým vynikajícím charakteristikám řízení rychlosti a dokázáné spolehlivosti struktury.
2. Problémy s elektromagnetickým rušením a strategie ochrany
Během provozu generují kloubové motory blesky a krátkodobé nápory napětí při komutaci kloubů, což má za následek:
Vysoké energetické přívaly, které mohou poškodit citlivé součástky obvodu.
Příliš vysoká EMI (elektromagnetická porucha), která může bránit dodržování norm EMC.
I když jsou dobytkové filtry (nizkopropustné filtry složené z společných čoček a kondenzátorů) běžně používány k tlumení šumu, někdy nejsou v komplexních prostředích dostatečné. Proto je doporučeno integrovat varistory na bázi kovového oxidu (MOVs) paralelně v obvodu jako spolehlivé a efektivní řešení ochrany před přívaly.
3. Funkční princip MOVs
Varistory jsou zařízení s útlmičným působením s nelineárními vlastnostmi napětí- proudu, složené ze spálených mikrokrystalů oxidu zinku a vysoko odporujících izolačních materiálů.
Za normálních napěťových podmínek vykazují MOV extrémně vysoký odpor a zůstávají neprovozní. Když napětí překročí prahovou hodnotu, v zařízení se vytvoří cesta nízkého odporu, která rychle vede proud a zaškrtne převin na bezpečnou úroveň, čímž chrání komponenty dolů od poškození přehledem.
4. Vydržte. Srovnání s diody TVS
Diody TVS (Transient Voltage Suppression) používají polovodičové PN spojky a jsou ideální pro vysokou frekvenci a vysokorychlostní ochranu dat. Naopak MOV, které jsou polykrystalinnými keramickými kompozitními materiály, mají vyšší kapacitu absorpce energie a schopnost zvládat proud, což je činí vhodnými pro vedení střídavého proudu a zařízení s vysokým výkonem.
Kromě toho mohou MOV díky relativně velké parazitické kapacitě nahradit 2 až 5 diskrétních filtrových kondenzátorů v některých okruzích, což přispívá k optimalizovanějšímu celkovému designu.
5. Klíčové parametry MOV
Vrms / Vw: maximální nepřetržité provozní napětí bez aktivace.
IL: Proud úniku při maximálním provozním napětí, obvykle ≤ 20 μA.
V1mA: Poruškové napětí měřené při proudu 1 mA, blízké prahu aktivace zařízení.
Vc: Maximální spínací napětí při standardní vlnové formě přehonu 8/20 μs (8 μs čas vzestupu, 20 μs polopekové délky).
IPP: schopnost maximálního přelévání proudů za stanovených zkušebních podmínek (vlhovlak 8/20 μs, dva pulzy, interval 2 minut).
6. Použití SMD balíčků
Pro malé štěpkové stejnosměrné motory a kompaktní elektronické výrobky se doporučují MOV typu SMD. Tyto komponenty mají malé rozměry a snadnou instalaci, což je ideální pro aplikace s požadavky na ochranu proti přelévání s krátkou dobou trvání a nízkou amplitudou.
sedm. Aplikace balíčku DIP
Pro silné motory a průmyslové pohony jsou preferovány DIP (pro-hole) MOV. Tato zařízení mají větší formální faktory a lepší zvládnutí proudu, efektivně zvládá vysoké energetické přelévy a zajišťuje stabilitu řídicího obvodu v drsném prostředí.
8. Pokyny pro výběr
Výběr MOV by měl zohledňovat provozní napětí motoru, povolenou energetickou vlnu a prostorová omezení:
Zařízení s nízkou spotřebou → MOV v SMD technologii
Systémy se střední a vysokou výkonností → MOV typu DIP
Kombinování MOV s filtry BDL je také doporučeno pro zvýšení celkové účinnosti tlumení EMI.
9. Výsledky komparativních testů
Bez ochrany: Pozorováno významné rušivé EMI zařízení a silný dopad přetížení.
S řešením MOV + BDL: Napětí přetížení jsou účinně omezena, úroveň EMI snížena a výsledky testů stabilní a v souladu se specifikacemi.
Pro přesnou analýzu je doporučeno zkoumat signály z osciloskopu před a po událostech přetížení spolu s měřením EMI spektra.
10. Výhody a omezení MOV
Výhody:
Nákladově efektivní
Dospělá technologie a stabilní výkon
Vysoká kapacita přepěrového proudu
Rychlý čas reakce
Sníží potřebu dalších filtracních součástí
Omezení:
Relativně větší rozměry, neideální pro vysoce integrované návrhy
Vysoká parasitní kapacita, nes vhodné pro vysokorychlostní signální linky
Poznámky k použití:
Provádějte v rámci stanoveného teplotního rozsahu
Vyhněte se čištění silnými polárními rozpouštědly
Předejte mechanickým zátěžím nebo deformacím
Před ohýbáním vodičů pevně zakotvěte součástky a udržujte vzdálenost ≥ 2mm od izolační vrstvy
11. Závěr
V komplexních EMC prostředích je pro dlouhodobou stabilitu systémů řízení motorů klíčové vybrat vhodné součástky na ochranu před přetížením, které odpovídají konkrétním požadavkům aplikace.
MOVs nabízejí ekonomické řešení EMC pro systémy s kartáčovými motory díky své vynikající schopnosti ovládat proud, dostupnosti a zralému procesu výroby. Doufáme, že tato analýza poskytne cenné přehledy a praktické pokyny pro inženýry v oboru.
EN
