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ESD/EMI/EMC電路設計技巧真人AG博彩對電磁幹擾的屏蔽方法
編輯:山西索曼科技有限公司   時間:2017-06-09


  1、EMC 疑問來源

  一切電器和電子設備作業時都會有間歇或接連性電壓電流改變,有時改變速率還適當快,這麽會致使在不一樣頻率內或一個頻帶間發生電

 

磁能量,而相應的電路則會將這種能量發射到周圍的環境中。

  EMI 有兩條路徑脫離或進入一個電路:輻射和傳導。信號輻射是通過外殼的縫、槽、開孔或別的缺口走漏出去;而信號傳導則通過耦合到

 

電源、信號和操控線上脫離外殼,在敞開的空間中自在輻射,然後發生攪擾。

  很多 EMI 按捺都選用外殼屏蔽和縫隙屏蔽聯係的辦法來完結,大多數時分下麵這些簡略準則能夠有助於完結 EMI 屏蔽:從源頭處降低攪

 

擾;通過屏蔽、過濾或接地將攪擾發生電路阻隔以及增強靈敏電路的抗攪擾才幹等。EMI 按捺性、阻隔性和低靈敏性應當作為一切電路規劃人

 

員的目標,這些功能在規劃階段的前期就應完結。

  對規劃工程師而言,選用屏蔽資料是一種有用降低 EMI 的辦法。如今已有多種外殼屏蔽資料得到廣泛運用,從金屬罐、薄金屬片和箔帶

 

到在導電織物或卷帶上噴發塗層及鍍層(如導電漆及鋅線噴塗等)。無論是金屬塗有導電層的塑料,一旦規劃人員斷定作為外殼資料以後,

 

就可著手開端挑選襯墊。

  2、金屬屏蔽功率

  可用屏蔽功率(SE)對屏蔽罩的適用性進行評價,其單位是分貝,核算公式為 SEdB=A+R+B 其間 A:吸收損耗(dB) R:反射損耗(dB) B:

 

校對因子(dB)(適用於薄屏蔽罩內存在多個反射的狀況) 一個簡略的屏蔽罩會使所發生的電磁場強度降至開端的十分之一,即 SE 等於 20dB;而

 

有些場合也許會請求將場強降至為開端的十萬分之一,即 SE 要等於 100dB。

  吸收損耗是指電磁波穿過屏蔽罩時能量損耗的數量,吸收損耗核算式為 AdB=1.314(f×σ×μ)1/2×t

  其間 f:頻率(MHz) μ:銅的導磁率 σ:銅的導電率 t:屏蔽罩厚度 反射損耗(近場)的巨細取決於電磁波發生源的性質以及與波源的間隔

 

。關於杆狀或直線形發射天線而言,離波源越近波阻越高,然後跟著與波源間隔的增加而降低,但平麵波阻則無改變(恒為 377)。

  相反,假如波源是一個小型線圈,則此刻將以磁場為主,離波源越近波阻越低。波阻跟著與波源間隔的增加而增加,但當間隔超越波長的

 

六分之一時,波阻不再改變,恒定在 377 處。

  反射損耗隨波阻與屏蔽阻抗的比率改變,因而它不隻取決於波的類型,並且取決於屏蔽罩與波源之間的間隔。這種狀況適用於小型帶屏蔽

 

的設備。

  近場反射損耗可按下式核算

  R(電)dB=321.8-(20×lg r)-(30×lg f)-[10×lg(μ/σ)] R(磁)dB=14.6+(20×lg r)+(10×lg f)+[10×lg(μ/σ)]

  其間 r:波源與屏蔽之間的間隔。

  SE 算式最終一項是校對因子 B,其核算公式為 B=20lg[-exp(-2t/σ)]

  此式僅適用於近磁場環境並且吸收損耗小於 10dB 的狀況。由於屏蔽物吸收功率不高,其內部的再反射會使穿過屏蔽層另一麵的能量增加

 

,所以校對因子是個負數,表明屏蔽功率的降低狀況。

  3、EMI 按捺戰略

  隻有如金屬和鐵之類導磁率高的資料才幹在極低頻率下到達較高屏蔽功率。這些資料的導磁率會跟著頻率增加而降低,別的假如初始磁場

 

較強也會使導磁率降低,還有就是選用機械辦法將屏蔽罩作成規則形狀同樣會降低導磁率。綜上所述,挑選用於屏蔽的高導磁性資料十分複雜

 

,通常要向 EMI 屏蔽資料供貨商以及有關谘詢機構尋求解決方案。

  在高頻電場下,選用薄層金屬作為外殼或內襯資料可到達傑出的屏蔽作用,但條件是屏蔽有必要接連,並將靈敏有些完全遮蓋住,沒有缺

 

口或縫隙(構成一個法拉第籠)。然而在實踐中要製作一個無接縫及缺口的屏蔽罩是不也許的,由於屏蔽罩要分紅多個有些進行製作,因而就會

 

有縫隙需求接合,別的通常還得在屏蔽罩上打孔以便設備與插卡或設備組件的連線。

  規劃屏蔽罩的艱難在於製作過程中不可避免會發生孔隙,並且設備運轉過程中還會需求用到這些孔隙。製作、麵板連線、通風口、外部監

 

測窗口以及麵板設備組件等都需求在屏蔽罩上打孔,然後大大降低了屏蔽功能。雖然溝槽和縫隙不可避免,但在屏蔽規劃中對與電路作業頻率

 

波長有關的溝槽長度作細心思考是很有優點的。

  任一頻率電磁波的波長為: 波長(λ)=光速(C)/頻率(Hz) 當縫隙長度為波長(截止頻率)的一半時,RF 波開端以 20dB/10 倍頻(1/10 截止頻率

 

)或 6dB/8 倍頻(1/2 截止頻率)的速率衰減。通常 RF 發射頻率越高衰減越嚴峻,由於它的波長越短。當涉及到最高頻率時,有必要要思考也許

 

會呈現的任何諧波,不過實踐上隻需思考一次及二次諧波即可。

  一旦知道了屏蔽罩內 RF 輻射的頻率及強度,就可核算出屏蔽罩的最大答應縫隙和溝槽。例如假如需求對 1GHz(波長為 300mm)的輻射

 

衰減 26dB, 則 150mm 的縫隙將會開端發生衰減, 因而當存在小於 150mm 的縫隙時,1GHz 輻射就會被衰減。所以對 1GHz 頻率來講,

 

若需求衰減 20dB,則縫隙應小於 15 mm(150mm 的 1/10),需求衰減 26dB 時,縫隙應小於 7.5 mm(15mm 的 1/2 以上),需求衰減 32dB 

 

時,縫隙應小於 3.75 mm(7.5mm的 1/2 以上)。

  可選用適宜的導電襯墊使縫隙巨細限定在規則尺度內,然後完結這種衰減作用。定在規則尺度內,然後完結這種衰減作用。

  4、屏蔽規劃難點

  由於接縫會致使真人AG博彩導通率降低,因而屏蔽功率也會降低。要留意低於截止頻率的輻射其衰減隻取決於縫隙的長度直徑比,例如長度直

 

徑比為 3 時可獲得 100dB 的衰減。在需求穿孔時,可利用厚屏蔽罩上麵小孔的波導特性;另一種完結較高長度直徑比的辦法是附加一個小型金

 

屬屏蔽物,如一個巨細適宜的襯墊。上述原理及其在多縫狀況下的推行構成多孔屏蔽罩規劃根底。

  多孔薄型屏蔽層:多孔的比方很多,比方薄金屬片上的通風孔等等,當各孔距離較近時規劃上有必要要細心思考。下麵是此類狀況下屏蔽

 

功率核算公式

  SE=[20lg (fc/o/σ)]-10lg n

  其間 fc/o:截止頻率 n:孔洞數目

  留意此公式僅適用於孔距離小於孔直徑的狀況,也可用於核算金屬編織網的相關屏蔽功率。

  接縫和接點:電焊、銅焊或錫焊是薄片之間進行永久性固定的常用辦法,接合部位金屬外表有必要整理潔淨,以使接合處能完全用導電的

 

金屬填滿。不主張用螺釘或鉚釘進行固定,由於緊固件之間接合處的低阻觸摸狀況不容易持久堅持。

  導電襯墊的作用是削減接縫或接合處的槽、孔或縫隙,使 RF 輻射不會發出去。EMI 襯墊是一種導電介質,用於填補屏蔽罩內的空地並

 

供給接連低阻抗接點。通常 EMI 襯墊可在兩個導體之間供給一種靈敏的連接,使一個導體上的電撒播至另一導體。

  封孔 EMI 襯墊的選用可參照以下功能參數: ·特定頻率規模的屏蔽功率 ·設備辦法和密封強度 ·與外罩電流兼容性以及對外部環境的抗腐蝕

 

才幹。 ·作業溫度規模 ·本錢大多數商用襯墊都具有滿意的屏蔽功能以使設備滿意 EMC 規範, 關鍵是在屏蔽罩內正確地對墊片進行規劃。

  墊片體係:一個需求思考的主要因素是緊縮,緊縮能在襯墊和墊片之間發生較高導電率。襯墊和墊片之間導電性太差會降低屏蔽功率,別

 

的接合處假如少了一塊則會呈現細縫而構成槽狀天線,其輻射波長比縫隙長度小約 4 倍。

  保證導通性首先要保證墊片外表滑潤、潔淨並通過必要處理以具有傑出導電性,這些外表在接合之前有必要先遮住;別的屏蔽襯墊資料對

 

這種墊片具有持續傑出的粘合性也十分主要。導電襯墊的可緊縮特功能夠補償墊片的任何不規則狀況。

  一切襯墊都有一個有用作業最小觸摸電阻,規劃人員能夠加大對襯墊的緊縮力度以降低多個襯墊的觸摸電阻,當然這將增加密封強度,會

 

使屏蔽罩變得更為曲折。大多數襯墊在緊縮到本來厚度的 30%至 70%時作用比較好。因而在主張的最小觸摸麵規模內,兩個相向凹點之間的

 

壓力應足以保證襯墊和墊片之間具有傑出的導電性。

  另一方麵,對襯墊的壓力不該大到使襯墊處於非正常緊縮狀況,由於此刻會致使襯墊觸摸失效,並也許發生電磁走漏。與墊片別離的請求

 

關於將襯墊緊縮操控在製作商主張規模十分主要,這種規劃需求保證墊片具有滿意的硬度,以免在墊片緊固件之間發生較大曲折。在某些狀況

 

下,也許需求別的一些緊固件以避免外殼構造曲折。

  緊縮性也是滾動接合處的一個主要特性,如在門或插板等方位。若襯墊易於緊縮,那麽屏蔽功能會跟著門的每次滾動而降低,此刻襯墊需

 

求更高的緊縮力才幹到達與新襯墊一樣的屏蔽功能。在大多數狀況下這不太可能做得到,因而需求一個長時間 EMI 解決方案。

  假如屏蔽罩或墊片由塗有導電層的塑料製成,則增加一個 EMI 襯墊不會發生太多疑問,可是規劃人員有必要思考很多襯墊在導電外表上

 

都會有磨損,通常金屬襯墊的鍍層外表更易磨損。跟著時間增加這種磨損會降低襯墊接合處的屏蔽功率,並給後麵的製作商帶來費事。

  假如屏蔽罩或墊片構造是金屬的,那麽在噴塗拋光資料之前可加一個襯墊把墊片外表包住,隻需用導電膜和卷帶即可。若在接合墊片的兩

 

邊都運用卷帶,則可用機械固件對 EMI 襯墊進行緊固,例如帶有塑料鉚釘或壓敏粘結劑(PSA)的“C 型”襯墊。襯墊設備在墊片的一邊,以完

 

結對 EMI 的屏蔽。

  5、襯墊及附件

  現在可用的屏蔽和襯墊商品十分多,包含鈹-銅接頭、金屬網線(帶彈性內芯或不帶)、嵌入橡膠中的金屬網和定向線、導電橡膠以及具有

 

金屬鍍層的聚氨酯泡沫襯墊等。大多數屏蔽資料製作商都可供給各種襯墊能到達的 SE 估計值,但要記住 SE 是個相對數值,還取決於孔隙、

 

襯墊尺度、襯墊緊縮比以及資料成分等。

  襯墊有多種形狀,可用於各種特定運用,包含有磨損、滑動以及帶鉸鏈的場合。現在很多襯墊帶有粘膠或在襯墊上麵就有固定設備,如擠

 

壓刺進、管腳刺進或倒鉤設備等。

  各類襯墊中,塗層泡沫襯墊是最新也是市麵上用途最廣的商品之一。這類襯墊可做成多種形狀,厚度大於0.5mm,也可削減厚度以滿意 

 

UL 焚燒及環境密封規範。還有另一種新式襯墊即環境/EMI 混合襯墊,有了它就能夠無需再運用獨自的密封資料,然後降低屏蔽罩本錢和複雜

 

程度。這些襯墊的外部覆層對紫外線安穩,可防潮、防風、防清潔溶劑,內部塗層則進行金屬化處理並具有較高導電性。最近的別的一項改造

 

是在 EMI襯墊上裝了一個塑料夾,同傳統限製型金屬襯墊相比,它的分量較輕,設備時間短,並且本錢更低,因而更具商場吸引力。

  6、定論

  設備通常都需求進行屏蔽,這是由於構造自身存在一些槽和縫隙。所需屏蔽可通過一些基本準則斷定,可是理論與實際之間仍是有不同。

 

例如在核算某個頻率下襯墊的巨細和距離時還有必要思考信號的強度,如同在一個設備中運用了多個處理器時的景象。外表處理及墊片規劃是

 

堅持長時間屏蔽以完結 EMC 功能的關鍵因素。

 


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