新能源電動車電機驅動信號導體麵積需要受控！

原理解讀

  圖1是電動車電機（jī）驅動器的EMI問（wèn）題的基本原理圖。

圖1   電動車電（diàn）機（jī）驅動器的EMI問題基（jī）本原理圖

按圖1所示，電機驅動器的EMI共模電流主要有兩種,即圖中的ICOM1和ICOM2。

共模電流ICOM1是因為動（dòng）力電機的驅動信號電纜線與參考接地板之間的寄生電容CP2，導致UVW信號通過該寄生電容傳遞至參考接地板，再由產品（pǐn）中所有與參考接地板之間的回路（lù），包（bāo）括（kuò）EMI測試時高壓直流線與參考接地板之間所連接的（de）LISN裝置,終（zhōng）回到驅動電機（jī）UVW信號的功率（lǜ）地。

共模電流ICOM2是因（yīn）為動（dòng）力電機的驅動信號線在殼體內部與殼體之間的寄生電容（róng）CP1，導致UVW信號通過該寄生電容傳（chuán）遞殼體，並從殼體與參考接地板之間的接地線（xiàn），傳遞至參考接（jiē）地板，再由產品（pǐn）中所有與參考接（jiē）地板之間的回路，包括EMI測（cè）試時高壓直（zhí）流線（xiàn）與參考接地板之間的LISN,終回到驅動電機（jī）UVW信（xìn）號（hào）的功率地。

按（àn）以上分析（xī），C_P1和C_P2的大小對流過LISN和高壓線束的共模電流大（dà）小影響很大，而流過LISN的共（gòng）模電流就是傳導騷擾，流過高壓線束的共模電流就是輻射騷擾（高壓線束猶如等效發射天線）。可見，降低寄生電容C_P1和C_P2的值（zhí）是降低傳導騷擾（rǎo）和輻射騷擾的重（chóng）要措施。

就寄生電容C_P1來說，其大小與UVW信號所在導體的麵積、UVW信號與機殼之間的距離有關。

理論計算（suàn）公式是：Cp ≈ 0.1 × S / H

其中（zhōng）：

Cp:寄生電容（róng）[pF]

S:信（xìn）號導體的等效麵積[cm2]

H:高度[cm]

為了減小C_P1，以下（xià）結論是顯而（ér）易見的：

1、UVW的導體長度要短；

2、UVW的導體（tǐ）寬度要窄；

3、UVW信號的導體（tǐ）與殼體之間（jiān）應該有功率地的地平麵

然而為什麽UVW信號的導體與殼（ké）體之間應（yīng）該有功率（lǜ）地的（de）地平麵呢（ne）？請看圖2。圖2是表達UVW信號與參考（kǎo）接地板之間的分布電容（róng）的（de）原理圖，圖中UVW信號導體與（yǔ）參考接地板之間無其它導體，即形成較大的寄生電容。

圖2 UVW信號與參考接地板之間的分布電容

當UVW信號導體（tǐ）下方（fāng）存在地平麵（miàn）時，UVW信號導體與參考接地板之間（jiān）的寄生電容如圖3所示。

圖3 鋪設地平麵後的寄生電容

  圖（tú）3中可以看（kàn）出，因為地平麵（miàn）“隔離”了分布在UVW信號導體與（yǔ）參考接地板（bǎn）之間的電場，所以UVW信號導體與參考接地（dì）板之間寄生電容也（yě）減少（電容的定義（yì）是單位電壓下的電（diàn）荷儲存量）。

總結與思考

1. 高dv/dt的導體或器件與參（cān）考接地板之間的容性（xìng）耦合，是產生EMI問題的重要因素（sù），也是EMC風險評估技術（shù）中風（fēng）險要素之一（yī）；

2. 產（chǎn）品設計是一定要保證高dV/dt的（de）信號導體（如UVW信號、時鍾信號）麵積小。在電動車電機驅動器（qì）中，實際上是要（yào）求（qiú）：

   1）IGBT安（ān）裝在UVW信（xìn）號在機箱的出口處，便於保證（zhèng）長度短；

   2）銅排的寬度（dù）在滿足通流量的情況下保持小。

3. 高dv/dt的信號導體（如UVW信號、時鍾信號等）的下方存在地平麵（若（ruò）是PCB，則鋪設地平（píng）麵；若采用（yòng）銅排，則（zé）用疊層母排（pái））。像電機驅動器，其UVW信號（hào）還會以電纜的（de）形（xíng）式延伸至殼（ké）體之外，這時降低寄生電容的方法就對電纜進（jìn）行屏蔽處理；

4. 當高dv/dt的信號（hào）導體在PCB中（zhōng）布置時，印製線或器件杜絕放置在PCB板的邊緣（yuán）。如果設計中由於其它原（yuán）因一定要布置在PCB板邊緣，那麽可以在印製線（xiàn）邊上再布一根工作地（GND）線，並通過（guò）過孔將此工作地（GND）線與工作地（GND）平（píng）麵相連（lián）；

5. 消除一種誤解：不要（yào）認為輻射是UVW信號導體直（zhí）接造成的，事實上UVW信號導體個（gè）體較小，它直接影響的是近場輻（fú）射（表現為UVW信（xìn）號導體與其它導體（如參考接地板）之間形成（chéng）的寄生電容），造成遠場輻射的直接因素（sù）是電纜或產品（pǐn）中（zhōng）大（dà）尺（chǐ）寸與輻射頻率波（bō）長可以比擬的導體。