【经验】直流有刷电机EMC问题分析及解决方案

时间： 2021-11-09 来源：韬略科技

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由于电磁环境越来越复杂，对产品的电磁辐射要求越来越高，越来越多的产品不得不考虑电磁兼容问题。电机作为许多产品的重要组成部分，例如扫地机，吸尘器，电子门锁，汽车上的雨刮、空调压缩机以及其他各种电动类产品等，电机电磁辐射问题也关乎产品的电磁辐射能否达标，常见的电机可分为有刷电机和无刷电机，韬略科技在本文将主要围绕直流有刷电机的噪声来源进行分析并提出相应的解决对策，最后进行实际案例分享。

有机电刷介绍

有刷电机的原理：

根据左手定则，伸开左手，让磁感线穿入手心（手心对准N极，手背对准S极），四指指向电流方向，那么大拇指的方向就是导体受力方向。如下图：

S和N为永磁体，此时线圈在磁场中受力的作用沿顺时针方向转动，由于换向器的存在，在线圈转动180°后线圈的电流依旧是左边流入右边流出，线圈保持沿顺时针方向转动。当线圈和换向器变为两组，三组甚至更多之后，就是常见的有刷电机。所以，有刷电机的常见结构主要为：永磁体（定子）+线圈绕组（转子）+换向器+碳刷，如下图所示：

电流流向为：电源正极--碳刷--线圈绕组--碳刷--电源负极。

电机辐射分析

电机在工作过程中，换向器不停地转动，在这个过程中换向片与碳刷之间会不停地快速地摩擦，进而产生拉电弧现象，电弧产生高频噪声，高频噪声通过电机引线和电机缝隙向外辐射。一般电机都有金属外壳，可以对电机内部通过空间辐射的噪声进行屏蔽和吸收，但是还有通过电机引线辐射出来的噪声，需要考虑对电机引线进行处理，例如在电机的结构中增加一块滤波小板，通过滤波小板将电机引线与外部引线隔离，减少电机辐射。目前在很多电机上都可以看到已经有做了一些滤波处理，之前改过的一款客户电机，其内部的小板及其等效电路如下：

采用上图这种电感+电容的滤波方式，辐射测试超标严重，无法通过测试，这种滤波方式只考虑了差模噪声干扰，而忽视了电机引线存在的共模噪声干扰。对于电机辐射干扰，一般需要同时考虑共模噪声和差模噪声，以下是电机共模和差模辐射模型简图：

在图中，回路1和回路2为共模噪声回路，其中C1，C2，C3为电路中的寄生电容，回路3为差模噪声回路。一般而言，回路面积越大，辐射越强，由图可知，共模噪声的回路面积远大于差模噪声回路。综上，电机辐射包含共模噪声和差模噪声，其中共模噪声辐射能量更强。

对策

常见滤波电路：

方案一：共模电感+电感+电容

优点：共模电感可以针对共模噪声有效滤波，电容针对差模噪声，跟直流电机最近的电感L1和L2能有效抑制电机换向器的电磁火花；

缺点：共模滤波器和电感需要考虑器件的电流大小，而且封装一般都比较大，需要考虑空间成本。

方案二：BDL+磁珠

BDL：BDL器件是一个多功能集成器件，具有良好的EMI滤波效果。

优点：可以同时滤除共模噪声和差模噪声，由于BDL的特点，滤波性能优于电容以及共模电感，滤波频段可以达到GHz，且具有较高的耐压值。

缺点：上图中的PE一般为电机金属外壳，滤波小板上除了电机引线外，需要有额外的地并与金属外壳连接，而且这两者的导通性的优劣对滤波效果有较大影响。

五、实例

以下是帮客户整改的一款用于气泵的电机，应用的方案是：BDL+磁珠+电容，加电容的主要目的是为了让数据整体的余量更多。

整改前数据

垂直方向：

水平方向：

整改后数据

水平方向：

垂直方向：

总结

有刷电机EMC问题与电机转速、碳刷的拉弧程度以及电机的结构等都有关系，不存在固定的解决方案，需要根据不同的电机特性进行方案调整，韬略科技在电机EMC整改方面已经积累了丰富的经验，期待能为您服务。

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目录- 公司简介新产品列表运算放大器和比较器 AFE 电源管理IC LED驱动器/控制器音频和视频IC 通信用IC和射频器件电机IC 光电传感器信号调节外设产品封装一览产品索引

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NJM2902C,NJM2902B,NJU7076B,NJM7056,R3134,R3133,R2045,NJW2368,R1191,R5550,NJW4303,R1190,NJM2842,R3132,NJM2841,R2043,R3130,NJM2846,NJM2845,NJM2847,NJL5901AR-1,NJM5532C,NJM2901C,R5110XXX1A,R5110XXX1B,NJM393C,R5326,NJG1697EM1,R5324,R3150-A,NJU6364系列,R5560,NJU6397系列,NJW2377,NJU1206MER,NJM2855,R2051,NJM2857,NJM2856,NJW1280,NJU7098A,NJM2902CA,R5110XXX2C,R5110XXX2D,NJM390A,NJU211,R3150-B,R2061,R3150-E,NJW2344,NJM2820,R3154,R3150-F,NJM2822,R2062,R3152,NJM2821,NJW4760,RM516,NJM2823,NJM2825,NJM2828,NJG1801AKGC-A,NJM2827,NJM2829,NSNJ9200A,NJM064C,NJM391A,RS5C338A,R5106,NJU3610,R5107,R5108,R5109,R5104,R5105,NJM2151A,R3160,R5101,NJM2831,NL6010,NJM2830,NA2100,NJM2835,NL6011,NJM2837,NJM2836,NL6012,NJM2839,NJL5902R,R1155,NJG1669MD7,R1154,NJW4107,NJU72501,NJW4106,NJW4105,NJM2570A,NJW4104,NJW4100,R1150,NJM2801,NJM2804,NJM2806,NJM2805,R5528,NJM062C,R5524,R5527,R5520,NJW4109,NJG1684ME2,NJW4108,R5523,NJW4118,NJW4116,NJW4113,R1163,R1160,R1161,NJW4111,NJW4110,NJW4351,NJM2815,NJM2816,NJM12877,NJW4162A,NJU7381A,NJG1108HA8,NJM2904CA,R3114,R2025,NJM2819A,R3112,NJG1617K11,R3111,R5538,R2023,R3118,R3117,NJM2904C,R5533,R3116,NJM2904B,NJG1144KA1,R1170,R3200X064A,NJMOP177,R1173,NJM2374A,R2262,NJW1298,NJW4321,R1171,NJW4320,R1172,NJM78M00S,NJM2903C,NJU7382A,NJM084C,RN5T618,R2033,NJG1801BKGC-A,R5542,R5543,R1180,R5540,R5541,NJM2373A,NJG1657MD7,NJW2392,NJM12856,NJU7365,NJU7366,NJU7367,NJU7092A,NJM2879-H,NJU7364,NJM2748A,RP600,MUSES8832,RN5U700,RP602,RP604,RN5T614,RP605,NB7200,NJU7360,R1801,NJU7356,NJU77572,R1800,NJM41001T,RN5RZ,NJU8759A,NJU7093A,NJU6368系列,NJU7116,NJL6402R-2,NJU7118,NJU7119,NJM2505A,NJU6322系列,NJW1200,NJG1740MHH,MUSES8820,RN5VD,NJU7387,NJU72090,R1810,NJU7141,R3200X002X,NJU7384,NJU7385,NJU7386,RC5T519,NJU72097,NJU6311系列,RM590,NJU7380,NJG1730MD7,NJU9555,NJM17431,NJM2769B,NJU77550,NJU7091A,R3200X001X,NJU77552,NJU77551,NJU77554,NJU6377系列,NT1189GDAE3S,NJU9103,RC5T619X,NJU9102,NJU9101,R5117,R5114,NJM2880,R5115,R5116,NJM2882,NJM2881,R5110,NJM2884,R5111,R3121XXXXG,NJM2883,NJM2641,R5112,NJM2886,NJW1230,NJM2885,R5590,NJM2888,NJM2646,NJM2887,NL6002,R3121XXXXA,NT1191GEAE3S,NJM2407,R3121XXXXE,NJM8191,NJM8190,NJU6063,NJU7394,RM517,RV5C348B,NJU6366系列,NJG1812ME4,NJM2893,NJM2173A,NJM2892,NJM2894,NJW1241,NJW1240,NJG1812AMET-A,NJU7392,NJU6062,NJU6061,NJU6222系列,NJU77580,NJU77582,RN5RF,NJU6402B,NJM2860,NJM2862,NJM2861,NJL5909RL-4,RN5RL,NJM2864,NJM2863,RN5RK,NJM2866,NJG1682MD7,NJM2865,NJM2868,NJU7181,NJM2626,NJM2867,NJM2627,NJL5830R,RN5RT,NJL6195R,NJW2307,NJM2749A,NJM2871,NJM2870,NJG1159PHH,NJW2311,NJM2872,R3121-A,NJM2875,NJM2874,NJM2877,NJM2876,R3121-E,NJU6080,NJM2879,NJM2878,R3121-G,NJG1816K75,NJG1143UA2,NJU7640,NJM14570,NJU6311,NC2700M,NJM2288,NJM2287,RP200,NJL5513R,RS5C372A,RP201,RS5C372B,RP202,NJW1143A,NJU7630,NJU7631,NJU7632,NJM2872A,NC2701M,NJU71074,NJM8830,NSVS1231,NJM2299,NJM2059,NJM2058,NJM2872B,NJG1145UA2,NJG1814MD7,NJU8759,NJU71041,NJG1146KG1,NJMOP1772,NJU8758,NJW1142A,NJU71044,NJW4305A,NJM5532,NJM084CA,NJM8801,NJM2871A,NJL6193R-3,NJM2871B,R3120XXXXE,NJU6323,NJU6322,NJU6321,R3120XXXXA,NJU7650,NJG1186PJL-A,NJU6324,NJW1933,NJM2275,NJM2274,NJM2278,NJM1431A,NJL6407R,NJM3414A,NJL6502R-1,NJM14558,NJU7200,NJU7201,NJU7202,NJM2768B,NJU7680,RP402,NJG1151MD7,NC2600,RP400,RP401,NJU7098AF1-C,MUSES72323,NJU3719A,NS1101,NJU7670,NS1102,NJU6324系列,NJU7677,NJM78M00,NJM41005T,NJG1818K75,NJM358C,NJL5510R,NJU7222,NJU7223,NJG1648HB6,NJL6401R-3,NC2702M,NJU6377,NJU6376,NJU7221,NJL5313R,NJM082CA,NJU7211,NJU6363,NJU6360,NJU7691,NJU6367,NC2703M,NJU6366,NJU6365,NJU6364,NJU6369,NJU6368,NJU8789,NJM358CA,NJU77903-Z2,NJU7690,NJU077,R1232,NJM2586A,RN5C752,NJD3015,RN5C750,NJM064CA,NSVS1093,NJW4148,R5111XXX1A,R5111XXX1B,NJW4142,NJW4141,NJW4382,NJW4140,NJW4750T1,NJM45001,NJW4381,R1243,R5601,R5602,R1242,NJU72322,R1245,NJG1186PJL,R5111XXX2D,NJU72315,NJW4615A,NJU72750A,NJM2561B,NJG1800NB2,R1240,NJM2561A,R5111XXX2C,NJW4155,NJW4154,NJW4153,NJM13403,NJM13404,NJU7388B,NJG1739K51,R5617,R5619,R5612,R5613,NJM393CA,R5610,R5611,NJW4119,NJW4128,NJU72751A,NJW4810A,NJM2584A,NJW4122,NJW5211,NJW5210,NJW4120,MUSES72320,NJG1173UX2,NSTS9116A,NJW4152-AB,NJD3004,NJU71091T1,NJD3007,NJG1801K75,NJW4138,NJM2583A,NJW4375,R1260,NJW4133,NJW4132,NJL6195R-W,NJW4372,NSTS9117A,NJU7386A,ND1160,NJU7606,NJM2566A,NJU7600,RN5C713,NJU7601,NJU7602,RN5C711,NJW1871A,RN5C716,NJM062CA,NJW4188,NJW4187,NJU7367A,NJW4186,NJU4051B,NJW4185,NP8700,NJW4184,NJW4183,NJW4182,NJW4181,NJU7367B,R1207,NJW4190,R1208,R1205,R1206,R1200,NJU71031,NJG1127HB6,NJG1156PCD,NJMOP2277,R1203,R1204,NJU71032,R1202,NJU77806,NJG1666MD7,NJW4196,NJW4191,R1218,NJU7620,NJU4053B,NJM2060,R1210,R1211,R1214,R1215,R1212,R1213,NJM2068,NJU3711A,NJM339C,NJW4161,ND1130,NJW4160,NJG1686MHH,NR1700,NJU7610,R1225,NJU72344,NJU72343,NJU6394系列,R1223,NJU72342,R1224,NJU72341,R3150XXXXE,R3150XXXXF,NJW4177,NJU4052B,NJG1117HA8,NJW4175,NJW4172,NJW4171,NJW4170,NJU3712A,R3150XXXXA,R3150XXXXB,NJM41031,NJU7870-Z2,NJM41033,NJM8020,NJU7086,NJM2903CA,NJM41035,R5114XXX2,R5114XXX1,NJU7391A,NJU7089,R5436,R5437,R5438,NJM8021,R5439,R5432,R5433,R5434,R5435,NJG1187KG1,NJW1159,NJM2723,NJM2725

2023/4/27 - NISSHINBO - 选型指南代理服务技术支持批量订货

日本电产集团综合产品目录(Nidec Group Products Catalog)

描述- 日本电产集团发布第10版产品目录，涵盖从精密小型马达到超大型电机的全系列产品。产品应用于信息技术、办公自动化、汽车、机器人、家电、物流、农业等多个领域。公司致力于成为全球领先的驱动技术企业，并积极应对汽车电动化、机器人应用扩展等五大技术创新浪潮。

型号- PM4系列,H300,D SERIES,NRFEIS-5060,DFS,GATS-2000 SERIES,TPI SERIES,GATS-7800 SERIES,R-6100,TVX,GATS-6300,GATS-8600,SX-20,RWI SERIES,ZI20A,GATS-7500系列,LSR-3230,BP100,RSH,GATS-7700 SERIES,K-MC1000,P2H系列,E300,GATS-2000系列,GATS-6300系列,NVM-6060GCP,VL-H系列,GATS-7500,MH3NCV,VL SERIES,GATS-7800系列,SS-SV,DEWE3-A4,TPI,TVX SERIES,RGA20,NRTES-1000 SERIES,FCPL,ΜV1,RSH系列,ZG SERIES,ID300,FMD,TPI系列,GATS-8600系列,S-CART,GATS-6300 SERIES,KS,CM,R-580,SS-SV SERIES,ANEX SERIES,LD SERIES,VP600GC,GE15FR PLUS,MD2,ANEX系列,NRTES-1000,P2H SERIES,FFB,VL系列,LS,RSH SERIES,RVL,VL-H SERIES,RVP,F600,SS-SV系列,S-FLAG,GATS-7500 SERIES,REC-92FT,DEWE3-PA8,ECO-KA,KCV1000-5AX,S-CART-V1000-LFT,RVL SERIES,RVP SERIES,R-700 SERIES,P2H,ZE16C,CPLS,S-CART-V500,HM500S,VM53RⅡ,GATS-7700,ANEX,NRTES-1000系列,HM-X6100,RWI,TVX系列,KA SERIES,S-CART-MINI,GATS-2000,PM4,VL-H,GATS-7700系列,CBZ,GH,GATS-8600 SERIES,R-700,R-5920系列,NRFEIS-3570,DFS SERIES,MVR-HX,MAF130EⅡ,BL-V20,ECO-KA SERIES,SERIES S-FLAG,RWI系列,HE,GATS-7800,R-5920

2022年12月 (December, 2022) - NIDEC - 商品及供应商介绍 - 第10版 (10th Edition) 代理服务技术支持批量订货

有刷电机在汽车上有什么应用？

随着现代科技的不断进步，汽车的设计与配置愈发多样化，直流有刷电机作为一种重要的动力源，正在车内广泛应用。本文MITSUMI来给大家分享有刷电机在汽车上的应用。

2024-10-23 - 技术探讨代理服务技术支持批量订货

【应用】国产单通道直流有刷电机驱动器AT8236助力电子锁设计，5.5~36V宽电压供电，具有低功耗休眠模式

国产单通道直流有刷电机驱动器AT8236助力于充电枪中电子锁设计，近年来，随着新能源技术的兴起，电动汽车行业获得了前所未有的快速发展。充电枪电子锁在充电枪中充当了关键的角色，提高了用户充电的安全性。

2022-09-25 - 应用方案代理服务技术支持批量订货

灿瑞科技（OCS）成立于2005年，是专业的模拟、数字及混合集成电路设计公司，专注于磁传感器芯片、DC风扇（马达）电机驱动芯片、LED驱动芯片、电源管理芯片、光学传感器等.世强是灿瑞科技（OCS）官方授权一级代理商，代理灿瑞科技（OCS）旗下磁传感器、线性霍尔传感器、直流有刷电机驱动IC、DC风扇（马达）电机驱动芯片等产品，库存丰富，正品保证。

磁开关霍尔传感器大功率LED驱动器单相直流风扇驱动器线性霍尔传感器驱动IC

代理服务线上商城技术资料

EMC设计与整改中常用器件及其特性介绍

本文介绍了EMC设计和整改中常用的器件，包括BDL、展频IC、电感、磁珠、共模滤波器、TVS＆ESD、PPTC、SMT导电硅橡胶等，简要阐述了它们的特性和应用。文章旨在为EMC设计和整改提供参考，帮助读者更好地理解和选择这些器件。

2024-10-16 - 技术探讨代理服务技术支持批量订货

必易微（KIWI）电机驱动IC选型表

目录- 交流电机控制芯片直流无刷电机驱动芯片直流有刷电机驱动芯片步进电机驱动芯片

型号- KP90871,KP90211,KP90641,KP90872,KP90212,KP90873,KP90213,KP86202,KP86201,KP81103,KP81102,KP81101,KPE90771,KPE90874,KPE90772B,KPE90773

2023/9/5 - 必易微 - 选型指南代理服务技术支持批量订货

【IC】智芯半导体新品H-桥智能栅极驱动芯片Z20A8200/1，可满足汽车大部分直流有刷电机应用需求

ZHIXIN汽车电机驱动产品线推出了第二个车规级电机控制芯片系列——Z20A820x，包括硬件I/O接口的Z20A8200以及SPI接口的Z20A8201，可满足汽车大部分直流有刷电机的应用需求。

2023-07-04 - 新产品代理服务技术支持批量订货

赛卓电子（SEMIMENT）传感器IC/编码器/电源驱动产品选型指南

描述- 赛卓电子科技(上海)股份有限公司成立于 2011年，总部位于上海临港新片区，并在上海漕河泾开发区、杭州、西安、深圳和美国北卡设有研发及销售中心。赛卓电子是国内最早面向汽车电子的集成电路(IC)设计公司之一，致力于为客户提供完整的车规级芯片解决方案，主要产品包括传感器芯片、电源管理芯片、电机驱动芯片和其它高性能数模混合芯片，广泛应用于汽车电子、工业控制和新能源等领域。

型号- SC60410,VE8600Q,SC9621,SC603X0,ZH5210,ZH5213,SC25891,ZH5212,ZH6429,SC2432,SC468X,SC2434,SC9625,SC4616,SC2438,SC60420,SC9634VB,ZH619A0,SC9338,SL54123,ZH6412,VE2430Q,ZH6531,SC4608,SC9641TS,SC2948,SC9314UA,SC4688,SC249X,SC9683TS,SC2943,SC9683,SC4671,SC9686,SC9685,VE8624,VE8622,SC9682,VE1430,VE8620,ZH6200,SC69401,SC25864,SC240X,SC2498,SC1445,SC2537,SC9314,SC9633VB,SC4663,SC9675,SC2242,SD93430,SC9686TS,SC2527,SC2586X,SC425X,SC4665,SC9682TS,SC2402,SC2526,SC4668,SC4669,SC6951,SC4011,SC9625VB,SC9621VB,SC2498T,SC69431,SC2583X,SC412X,SC206X,SC113X,SC9669,SC246X,SC400X,SC9632VB,SC2063,SYLMV321,SC60224,VE1430Q,SC9636VB,SC4002,SC2064,SC2462,SC60228,SYLMV324,VE2220Q,SC60340,ZH6332,SC60220,SC2689X,SC9685TS,ZH6338,ZH6219,SC435X,SC9388T3,SC4645,SC4643,ZH639D0,VE8602Q,SYLMV358,SC9642,SC9641,SC6022X,SI3085,SYLMV2904,SC2686X,SC9669T3,SC2589X,SC2455,SC1245,SC410X,SC244X,SC1645,SC963X,ZH6350,VE2266Q,ZH6232,SC2968,SC9642TS,SC9684TS,SC9675IM,SC2442,SC203X,SC4624,SC243X

2024/8/12 - 赛卓电子 - 选型指南代理服务技术支持批量订货