廉價且易于操作的有刷直流電機(jī)以合適的價格在汽車、航空航天、醫(yī)療、工業(yè)、家電、消費(fèi)和家庭自動化等行業(yè)提供理想的性能平衡。因此，全球每年生產(chǎn)數(shù)十億美元，預(yù)計(jì)未來 10 年這一數(shù)字還會增加。

然而，不斷提高的電磁兼容性 （EMC） 要求，以及更加擁擠和“嘈雜”的電子環(huán)境，正威脅著將這些低端解決方案的成本推高到與更昂貴的無刷替代方案相當(dāng)?shù)乃剑瑥亩蚱破胶狻?/p>

問題是電刷在摩擦換向器時產(chǎn)生的電磁干擾 （EMI），這是設(shè)計(jì)的固有缺陷。當(dāng)電子設(shè)備接收到強(qiáng)電磁波時，電路中會感應(yīng)出不需要的電流并干擾預(yù)期的操作。EMI 甚至?xí)\(yùn)行設(shè)備造成物理損壞。

使問題更加嚴(yán)重的是工作電路頻率的增加、擴(kuò)大受影響頻率范圍的更高頻率的噪聲，以及縮小源與受害者之間距離的電子設(shè)備的小型化。如果這還不夠的話，許多電子設(shè)備更容易受到噪聲的影響，即使能量更少，因?yàn)楝F(xiàn)在的電路工作在較低的電壓下。

為了抵消產(chǎn)生的噪聲，需要屏蔽和過濾組件的組合。這不僅推高了成本，而且許多 EMI/RF 濾波解決方案并不能濾除所產(chǎn)生的所有形式的噪聲，而且許多解決方案無法處理更高的 DC 電流而不會相應(yīng)地增加成本。

以下是有關(guān)如何使用更高級的 EMI 濾波解決方案解決這些問題的一些提示。

1. 尋找卓越的 EMI 濾波解決方案，而不是轉(zhuǎn)向無刷直流電機(jī)。

對于無刷直流電機(jī)，換向是通過電子方式完成的。因此，產(chǎn)生的噪聲顯著減少（機(jī)械換向不產(chǎn)生噪聲），但增加了實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性和成本。

然而，考慮到所涉及的數(shù)量，OEM 廠商更喜歡能夠保持有刷直流電機(jī)相對較低價格的解決方案。幸運(yùn)的是，有更先進(jìn)的 EMI 濾波解決方案可以做到這一點(diǎn)。

2. 避免不足以滿足當(dāng)今 EMC 要求的傳統(tǒng)濾波方法。

傳統(tǒng)的共模濾波方法包括由電容器組成的低通濾波器，這些電容器使頻率低于選定截止頻率的信號通過，并衰減頻率高于截止頻率的信號。

OEM 的選項(xiàng)包括兩個電容差分、三個電容（一個 X 電容和兩個 Y 電容）、饋通濾波器、共模扼流圈、LC 濾波器或這些濾波器的組合。

然而，為了滿足日益增長的 EMC 要求，諸如雙電容差分濾波器之類的低成本解決方案是不夠的，因?yàn)椴黄ヅ涞碾娙輹γ織l線路產(chǎn)生不同的濾波，因此模式轉(zhuǎn)換（即部分共模噪聲被轉(zhuǎn)換為差分模噪聲，反之亦然）。傳統(tǒng)的三電容濾波器就足夠了，只要 EMC 要求僅在相對較低的頻率下（即 《150 MHz，例如汽車中的 AM/FM 收音機(jī)）。

雖然它們提供了良好的濾波性能，但三電容濾波器在過濾電信頻段的噪聲時通常無效。其他解決方案（如饋通濾波器）在寬頻帶上提供良好的抑制，但當(dāng)電源線必須承載幾安培的電流時變得昂貴。

此外，饋通濾波器是單端器件，因此可能會引入模式轉(zhuǎn)換（如雙電容濾波器）。

不管產(chǎn)生的噪聲如何，如果需要高直流電流，您將需要一個非常大且價格昂貴的直通濾波器，它不需要有刷直流電機(jī)，是一種低成本的解決方案。

3. 共模扼流圈會阻擋共模噪聲，但不會阻擋差分信號。

對于有刷直流電機(jī)，低通濾波器的一個可能替代方案是共模扼流圈。當(dāng)共模信號（相同的交流電流）通過共模扼流圈的每個繞組時，來自每個繞組的磁場加起來，因此阻抗顯著增加。另一方面，當(dāng)差分信號（相反的交流電流）通過每個繞組時，來自每個繞組的磁場將相互減去，因此阻抗顯著降低。

這就是共模扼流圈阻止共模噪聲但讓差分信號通過的原因。

4. 更好的替代方案可能是單片 EMI 濾波器。

與共模扼流圈相比，單片 EMI 濾波器在更小的封裝中提供了顯著更多的 RFI 抑制。單片 EMI 濾波器還可以抑制更寬的頻帶，并且不受所需直流電流量的影響，因?yàn)樗惭b在分流器中（線路和“地”之間）。

EMI 濾波器將兩個平衡并聯(lián)電容器組合在一個封裝中，具有互感消除和屏蔽效果。這些來自 Johanson Dielectrics 的濾波器在連接到四個外部連接的單個設(shè)備中利用兩個獨(dú)立的電氣通路。

與其他 EMI 濾波器一樣，單片 EMI 濾波器會衰減指定截止頻率以上的所有能量，僅選擇通過所需的信號能量，同時將不需要的噪聲轉(zhuǎn)移到“地”。

然而，關(guān)鍵是非常低的電感和匹配阻抗。對于單片 EMI 濾波器，終端在內(nèi)部連接到設(shè)備內(nèi)的公共參考（屏蔽）電極，并且板由參考電極隔開。

單片 EMI 濾波器的有效頻率范圍為 50 kHz 至 6 GHz，它可以過濾共模和差模噪聲。該濾波器還對直流電流量幾乎沒有限制，因?yàn)樗O(shè)計(jì)為與電機(jī)并聯(lián)工作，沒有直流電流流過它。

5、不要忽視濾波對PWM信號的影響。

無論濾波器的類型如何，一個經(jīng)常被忽視的因素是許多有刷直流電機(jī)由脈寬調(diào)制 （PWM） 信號控制。

使用 PWM 信號，電壓在幾千赫到幾十千赫之間以非常快的速率打開和關(guān)閉。提供的總功率基于開關(guān)打開時間與關(guān)閉時間的比較。PWM 信號特別適用于電機(jī)，因?yàn)殡姍C(jī)的時間常數(shù)與 PWM 信號的周期相比非常長。這就是為什么有刷直流電機(jī)的作用就像將 PWM 信號的平均值施加在電源線上一樣。

事實(shí)上，當(dāng)您第一次在實(shí)驗(yàn)室測試電機(jī)時，EMI 濾波器可能表現(xiàn)良好，但當(dāng)您在電源線上施加 PWM 信號時，一切都會發(fā)生變化。您想要濾除噪聲，但不會無意中濾除 PWM 信號。如果您不選擇正確的過濾器，電機(jī)甚至可能無法啟動。