Consideraciones de EMC para conducir un solenoide a través de PWM a través de un cable largo

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Estamos diseñando un circuito que esencialmente tiene la topología que se muestra a continuación. Estamos conduciendo una carga inductiva (solenoide de 24V, 3.8Ohm - corriente promedio máxima = 2A, pero la corriente máxima puede ser 6.3A) usando PWM. Desafortunadamente, la distancia entre el controlador y el solenoide es bastante grande (8m).

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Estoy bastante preocupado por las implicaciones de EMC de conducir una señal PWM de alta corriente a través de un cable tan largo. Estaba pensando en mitigarlo haciendo lo siguiente:

  • Usar un cable de par trenzado para cancelar campos magnéticos y eliminar campos eléctricos
  • Agregar capacitores de tanque grande en paralelo con la alimentación de 24 V y tierra para reducir los picos repentinos de corriente que pasan por el cable de alimentación. (Gracias a esta publicación ).
  • Puedo controlar el diseño de la PCB en el microcontrolador para asegurarme de que el bucle de corriente para la señal PWM en la PCB esté minimizado.
  • Estaré agregando huellas no pobladas para una resistencia en serie y un condensador paralelo en la señal del controlador de la puerta MOSFET para experimentar con la reducción de la frecuencia de borde de la señal PWM para reducir cualquier componente de alta frecuencia.

¿Qué otros pasos puedo tomar para ayudar a evitar cualquier problema de EMC con esto?

    
pregunta Amr Bekhit

2 respuestas

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Al solenoide no le importa si le proporciona PWM o un voltaje analógico limpio para que pueda usar un filtro de paso bajo LC para "convertir" PWM a un valor de CC más suave. Los valores dependen de las expectativas dinámicas de su solenoide y frecuencia de PWM. Colóquelo en el extremo conductor del cable para reducir las emisiones de EM en el cable.

Tenga en cuenta que el uso de un par trenzado no eliminará los campos de e generados por el cable porque no es una unidad de salida balanceada debido a que un cable es de 0V. Agregue una pantalla o use un cable coaxial para obtener mejores resultados.

    
respondido por el Andy aka
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Un cable de dos conductores es básicamente una línea de escalera. Mientras no haya otro camino que pueda tomar la corriente, el EMF de estos es extremadamente mínimo en el campo lejano. En el campo cercano (1x o 2x el espaciado entre los cables) es donde podría tener EMF y ser sensible a los EMF debido a los efectos de las mareas de las olas (es decir, los dos cables están lo suficientemente cerca como para que no aparezcan como un solo cable un poco más).

El par trenzado puede hacer que este efecto de "campo cercano" sea más pequeño ya que tienes que estar mucho más cerca para que tus señales tengan efectos de marea. Esto, nuevamente, reduce tanto la interferencia de EMF como la de modo diferencial en su línea. Generalmente, con un solenoide, este último no es tu problema.

En términos generales, proteger las fuentes de alimentación conectadas a cargas inductivas con un condensador es una muy, muy buena idea. Siempre.

Una nota más: los solenoides normalmente no se modelan como dispositivos puramente inductivos. Tienen inductancia, pero en estado estacionario son resistencias. Una búsqueda rápida en Google produjo menos resultados de los que esperaba, pero encontré esto:

Usó un BJT, pero personalmente, siempre me han gustado los MOSFET para este tipo de cosas.

Estoy de acuerdo con la idea de Andy de poner un filtro de paso bajo al final para convertirlo en una señal de CC. Esto te ayudará a controlarlo mejor ya que es bastante inductivo. Si puede caracterizar su inductancia, también puede ajustar la capacitancia para que sea óptima.

    
respondido por el iAdjunct

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