【滾筒洗衣機(jī)】BLDC電機(jī)（IEC V/m抗擾度失敗）——電機(jī)電纜屏蔽層雙端接地

作者：深圳市南柯電子科技有限公司技術(shù)工程部

在當(dāng)今家用電器以智能化、節(jié)能化發(fā)展為主的背景下，滾筒洗衣機(jī)中使用的無(wú)刷直流電機(jī)（Brushless DC Motor, BLDC）日益普及。BLDC電機(jī)以其高效、低噪音及精準(zhǔn)控制特性，成為核心驅(qū)動(dòng)部件。在電磁兼容（EMC）測(cè)試過(guò)程中，部分滾筒洗衣機(jī)中的BLDC電機(jī)表現(xiàn)出抗擾度不足的問題，尤其是在IEC 標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的電磁場(chǎng)輻射干擾測(cè)試中，表現(xiàn)為10V/m場(chǎng)強(qiáng)時(shí)抗擾度失敗。本文基于深圳市南柯電子科技有限公司多臺(tái)滾筒洗衣機(jī)BLDC電機(jī)的摸底測(cè)試數(shù)據(jù)，結(jié)合EMC標(biāo)準(zhǔn)解讀，并針對(duì)電機(jī)電纜屏蔽層雙端接地方案展開詳細(xì)分析，旨在為行業(yè)相關(guān)產(chǎn)品的EMC設(shè)計(jì)提供參考。

一、產(chǎn)品分析：滾筒洗衣機(jī)BLDC電機(jī)特性及電纜屏蔽設(shè)計(jì)

滾筒洗衣機(jī)中的BLDC電機(jī)不同于傳統(tǒng)感應(yīng)電機(jī)，核心特點(diǎn)是其內(nèi)置電控系統(tǒng)直接驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子。由于需要頻繁且迅速響應(yīng)的轉(zhuǎn)速控制，BLDC電機(jī)配線復(fù)雜，導(dǎo)線較長(zhǎng)，且包含各類傳感器與反饋線路。這就使得電機(jī)的電纜成為電磁干擾的主要傳導(dǎo)路徑之一。

在設(shè)計(jì)上，廠商通常會(huì)為電機(jī)電纜配備屏蔽層，目的在于減小外部電磁場(chǎng)對(duì)內(nèi)部信號(hào)線的影響，以及防止電機(jī)本身產(chǎn)生的電磁干擾向外輻射。屏蔽層的接地方式是影響抗擾度和傳導(dǎo)發(fā)射的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。一般來(lái)說(shuō)，屏蔽層可單端接地或雙端接地，二者各有利弊。

單端接地：通常屏蔽層只在靠近電源一端接地，可減少電流環(huán)路，避免地環(huán)路干擾產(chǎn)生，但對(duì)高頻干擾的抑制有限。

雙端接地：屏蔽層兩端均接地，有利于形成完整且低阻抗的屏蔽屏蔽路徑，適合抑制高頻干擾，但若接地設(shè)計(jì)不良可能引發(fā)地環(huán)路電流，造成新干擾。

本項(xiàng)目中所測(cè)滾筒洗衣機(jī)電機(jī)電纜采用了屏蔽層雙端接地方式，這種設(shè)計(jì)理念初衷是提升整體電機(jī)抗外部電磁干擾的能力，符合現(xiàn)代EMC設(shè)計(jì)趨勢(shì)，但實(shí)測(cè)結(jié)果卻顯示在滿足IEC V/m場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試時(shí)仍存在失敗的情況。

二、EMC檢測(cè)項(xiàng)目及IEC 標(biāo)準(zhǔn)解讀

IEC 標(biāo)準(zhǔn)是國(guó)際通用的電磁抗擾度測(cè)試規(guī)范，主要針對(duì)設(shè)備在射頻電磁場(chǎng)環(huán)境下的性能表現(xiàn)。測(cè)試通過(guò)將被測(cè)設(shè)備暴露在一定強(qiáng)度（本案例為10V/m）均勻電磁場(chǎng)中，并觀察設(shè)備功能的正常度來(lái)判斷其抗干擾能力。

檢測(cè)流程通常包括：

設(shè)定測(cè)試頻段，一般從80 MHz至2.7 GHz，覆蓋大部分民用無(wú)線電頻段。

逐頻點(diǎn)調(diào)整入射電磁波的電場(chǎng)強(qiáng)度并維持穩(wěn)定。

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，重點(diǎn)觀察是否存在誤動(dòng)作、功能失效或性能衰減。

本次測(cè)試中，滾筒洗衣機(jī)的BLDC電機(jī)在10V/m的10MHz至1GHz頻段內(nèi)出現(xiàn)不正常行為，表現(xiàn)為控制系統(tǒng)誤動(dòng)作或電機(jī)停轉(zhuǎn)現(xiàn)象，導(dǎo)致檢測(cè)判定為抗擾度失敗。

導(dǎo)致失敗的原因分析重點(diǎn)集中在以下幾個(gè)方面：

電纜屏蔽效果不佳，未能有效隔絕外部電磁場(chǎng)。

雙端接地設(shè)計(jì)未充分考慮地環(huán)路問題，反而形成了干擾回路。

電機(jī)內(nèi)部驅(qū)動(dòng)電路和傳感器對(duì)高頻干擾敏感。

三、產(chǎn)品摸底測(cè)試過(guò)程及問題定位

深圳市南柯電子科技有限公司技術(shù)團(tuán)隊(duì)對(duì)多批次滾筒洗衣機(jī)樣品做了系統(tǒng)摸底測(cè)試，驗(yàn)證了BLDC電機(jī)在不同電磁環(huán)境下的表現(xiàn)。測(cè)試涵蓋了電磁輻射、傳導(dǎo)干擾及靜電放電等全方面評(píng)估。

測(cè)試發(fā)現(xiàn)：

在極端電磁暴露下，未采取任何屏蔽對(duì)策的電機(jī)電纜易受干擾，導(dǎo)致控制信號(hào)紊亂。

單端接地的屏蔽電纜體現(xiàn)在某些頻段中控制系統(tǒng)反應(yīng)遲緩。

雖采用雙端接地，但由于未做恰當(dāng)?shù)慕拥仉娮杵ヅ渑c地線布置，仍不穩(wěn)定。

通過(guò)示波器和頻譜分析儀，技術(shù)團(tuán)隊(duì)捕獲到電纜屏蔽層兩端之間存在突變的干擾信號(hào)，說(shuō)明了共模干擾順利進(jìn)入系統(tǒng)核心電路，引發(fā)電機(jī)控制異常。

四、電機(jī)電纜屏蔽層雙端接地的利弊分析

雙端接地作為一種提升EMC性能的設(shè)計(jì)手段，理論上具備有效降低電磁耦合的優(yōu)勢(shì)。但實(shí)施過(guò)程中必須注意以下關(guān)鍵點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)

更完整的屏蔽路徑，抑制高頻干擾更有效 降低傳導(dǎo)干擾，改善系統(tǒng)整體EMC表現(xiàn) 提升設(shè)備抗外部電磁環(huán)境魯棒性	容易形成地環(huán)路電流，引入額外干擾 若地阻抗不均勻，干擾可能局部放大 現(xiàn)場(chǎng)安裝和接地質(zhì)量要求高

結(jié)合本次測(cè)試發(fā)現(xiàn)，電纜屏蔽層雙端接地設(shè)計(jì)的不足，在于實(shí)際接地方案沒有搭配合理的電阻匹配和濾波措施，導(dǎo)致地環(huán)路干擾明顯，反而抵消了屏蔽本應(yīng)帶來(lái)的抗擾度提升。

五、整改方案建議及后續(xù)策略

針對(duì)測(cè)試中發(fā)現(xiàn)的抗擾度失敗問題，深圳市南柯電子科技有限公司技術(shù)團(tuán)隊(duì)提出如下整改建議：

在保證雙端接地的基礎(chǔ)上，合理設(shè)計(jì)接地電阻，避免形成閉合地環(huán)路。

增加共模扼流圈或?yàn)V波器，抑制沿電纜傳導(dǎo)的高頻干擾。

優(yōu)化電纜布線，縮短電纜長(zhǎng)度，避免平行布線過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致干擾耦合變強(qiáng)。

在電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制板上增加EMC保護(hù)元件，如共模電感、TVS管等。

對(duì)電機(jī)電纜屏蔽層材料進(jìn)行評(píng)估，選用更高屏蔽效能的材料。

通過(guò)仿真模擬電磁環(huán)境，驗(yàn)證整體抗擾度設(shè)計(jì)改進(jìn)效果。

在整改完成后，產(chǎn)品經(jīng)過(guò)IEC 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，抗擾度指標(biāo)顯著提升，成功通過(guò)10V/m電磁場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試，且設(shè)備控制邏輯未出現(xiàn)異常，顯示該方案有效。南柯電子將基于此經(jīng)驗(yàn)，持續(xù)優(yōu)化EMC設(shè)計(jì)流程，為客戶提供更具競(jìng)爭(zhēng)力和穩(wěn)定性的解決方案。

六、展望：EMC挑戰(zhàn)下的技術(shù)機(jī)遇

隨著家電產(chǎn)品智能化和多功能化不斷深入，電子元器件的電磁環(huán)境愈發(fā)復(fù)雜，EMC問題不可避免。BLDC電機(jī)作為滾筒洗衣機(jī)電控的核心組成部分，其電纜屏蔽層設(shè)計(jì)尤為關(guān)鍵。通過(guò)此次摸底測(cè)試和整改驗(yàn)證，深圳市南柯電子科技有限公司深刻認(rèn)識(shí)到設(shè)計(jì)中屏蔽雙端接地的雙刃劍效應(yīng)——既能提升屏蔽效果，也可能引入地環(huán)路干擾。

只有深入結(jié)合電磁環(huán)境特性，靈活采用接地、電纜布線及濾波方案，才能真正實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的EMC解決方案。這一過(guò)程延伸出巨大的市場(chǎng)需求和技術(shù)服務(wù)空間，深圳市南柯電子科技有限公司作為專業(yè)檢測(cè)與技術(shù)支持服務(wù)商，愿與行業(yè)伙伴攜手，應(yīng)對(duì)新時(shí)代電磁兼容挑戰(zhàn)，推動(dòng)安全、穩(wěn)定、綠色的智能家電發(fā)展。

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