Controlador PWM para cumplir con las regulaciones EMI/EMC

Estoy diseñando una aplicación en la que la corriente que se ejecuta en una carga está controlada por PWM. Un microcontrolador genera un ciclo PWM a 20kHz y esta señal se usa para controlar un MOSFET que está directamente conectado a la carga. El MOSFET opera con una lógica de compuerta de 5 V, mientras que la carga absorbe 10 A al 100 % del ciclo de trabajo, a 12 V CC. La señal del microcontrolador al MOSFET se transmite mediante un cable blindado de unos 30 cm de longitud, mientras que el MOSFET se coloca en las proximidades de la carga. ¿Cuál es la mejor manera de minimizar la EMI para cumplir con las normas de compatibilidad electromagnética? Es importante centrarse en la ruta del microcontrolador al MOSFET, que es más probable que actúe como una antena, o debo preocuparme por el MOSFET para cargar, debido a la alta corriente involucrada.

Respuestas (2)

La mejor manera de minimizar la EMI es tener el MOSFET cerca de la carga, pero también tener el controlador MOSFET cerca del MOSFET. Me preocupa que, a lo largo de 30 cm, la distorsión del pulso y las impedancias introducidas puedan causar problemas como timbres espurios y/o encendido y apagado ineficientes del FET. Si no puede hacer que la MCU genere el PWM cerca del FET, entonces tal vez use un circuito controlador en el FET que pueda "cuadrar" la señal nuevamente y ofrecer una unidad de baja impedancia al FET.

También reducirá la EMI si tiene un buen condensador de depósito en la línea de CC que alimenta al MOSFET: debe estar cerca del MOSFET para que no se transmitan pulsos de gran corriente por el cable de alimentación desde la fuente de alimentación de 12 V. Un buen condensador de depósito sería un electrolítico de tamaño decente (más de 100 uF) con 1 uF de cerámica y 1 n de cerámica en paralelo. Esto tal vez sea exagerado, pero no me arriesgaría con esto.

También puede considerar qué efectos tiene la potencia PWM en la carga y, si es necesario, aplicar filtrado de inductores y capacitores en la salida del FET. Supongo que tiene un diodo de retorno en la salida del FET y, si no lo tiene, es probable que lo necesite.

Parece razonable usar un controlador mosfet tanto en términos de EMC como de eficiencia (disipación de energía). Desafortunadamente, el microcontrolador está colocado en un ensamblaje diferente al de la carga.
En realidad, no entendí cómo funcionaría el condensador de filtrado en la línea de 12 V CC. La fuente de alimentación de CC es en realidad un adaptador de red externo de 150 W, conectado a 220 V. ¿Existe el riesgo de que las perturbaciones de PWM se propaguen por los circuitos internos de la fuente de alimentación?
@Francesco Las tapas proporcionan una fuente local de altas corrientes y reducen en gran medida estas altas corrientes de carga que suben por el cable de alimentación hasta el adaptador de 150 W; reduce la EMI en este cable.

La longitud de onda de una señal de 20kHz es de aproximadamente 15000 metros, por lo que con un cable de solo 30cm dudo que haya una generación importante de ondas electromagnéticas. Incluso los armónicos más altos (ya que su PWM es una onda cuadrada/"rectangular") probablemente no estén causando ningún problema.

Sí, pero no es la longitud de onda de la fundamental (o los armónicos) lo que es un problema en EMC aquí. Es una señal cuadrada: lo que define su contenido de frecuencia no son los 20kHz, sino el tiempo de subida. Si tiene un controlador muy fuerte capaz de tener un tiempo de subida de microsegundos, entonces hay contenidos de Mhz aquí.
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