EMV-Aspekte bei der Ansteuerung von Hybrid Schrittmotoren

Hybrid Schrittmotoren werden aufgrund ihrer hohen Positioniergenauigkeit, guten Dynamik und robusten Bauweise häufig in der Automatisierungs-, Medizintechnik und im Maschinenbau eingesetzt. Mit der zunehmenden Integration leistungselektronischer Komponenten rücken jedoch elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) als zentrales Entwurfs- und Betriebsproblem immer stärker in den Fokus. Eine EMV-gerechte Ansteuerung ist entscheidend, um Störungen zu vermeiden und einen zuverlässigen Systembetrieb sicherzustellen.

Ein wesentlicher EMV-Aspekt ergibt sich aus der getakteten Stromregelung der Motorphasen. Moderne Treiber arbeiten meist mit Pulsweitenmodulation (PWM), um den Phasenstrom präzise zu steuern. Die dabei entstehenden steilen Strom- und Spannungstransienten (hohes dI/dt und dU/dt) können leitungsgebundene und gestrahlte Störungen verursachen. Besonders kritisch sind lange Motorleitungen, die als Antennen wirken und hochfrequente Emissionen verstärken.

Ein weiterer Einflussfaktor ist die Erdungs- und Masseführung. Unsachgemäße Massekonzepte können zu Masseschleifen führen, die sowohl die Störfestigkeit als auch die Störaussendung negativ beeinflussen. Eine sternförmige Masseführung sowie die klare Trennung von Leistungs- und Signalmassen sind bewährte Maßnahmen zur Reduktion von EMV-Problemen. Zusätzlich sollte der Bezugspunkt für Steuersignale eindeutig definiert sein, um Fehltriggerungen zu vermeiden.

Auch die Wahl geeigneter Filter spielt eine wichtige Rolle. Entstörkondensatoren nahe am Motortreiber, LC-Filter in der Versorgung sowie Ferritkerne auf Motorleitungen können hochfrequente Störanteile wirksam dämpfen. Darüber hinaus trägt die Optimierung der Schaltfrequenz dazu bei, kritische Frequenzbereiche zu meiden, etwa solche, die mit anderen Systemkomponenten oder gesetzlichen Grenzwerten kollidieren.

Nicht zuletzt beeinflusst das Leiterplattenlayout maßgeblich das EMV-Verhalten. Kurze Stromschleifen, breite Leiterbahnen für Leistungsströme und eine kompakte Platzierung der Treiberbausteine reduzieren parasitäre Induktivitäten und Kapazitäten. Eine durchgehende Massefläche kann zusätzlich als Abschirmung wirken.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass EMV-Aspekte bei der Ansteuerung von Hybrid Schrittmotoren nicht isoliert betrachtet werden dürfen. Erst das Zusammenspiel aus geeigneter Schaltungstopologie, durchdachtem Layout und gezielten Entstörmaßnahmen ermöglicht einen störungsarmen und zuverlässigen Betrieb moderner Antriebssysteme.