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文檔簡介

第第頁一起聊聊屏蔽和EMC的故事

眾所周知,解決(EMC)的三大法寶為:屏蔽、接地和濾波。

今天我們就來一起聊聊屏蔽和EMC的故事。

Part1

屏蔽的原理

首先,我們要了解屏蔽的概念。

屏蔽就是用金屬對兩個空間區(qū)域進行隔離,用以控制一個空間區(qū)域的電場?磁場和電磁波對另一個空間區(qū)域的影響,通常的手段為感應和輻射?

對屏蔽的使用通常采取兩種形式,一種是屏蔽干擾源,防止干擾電磁場向外傳播,從而影響其它敏感設備;

另一種形式為屏蔽敏感設備,防止它們受到外界電磁場的干擾?

屏蔽體之所以能產(chǎn)生屏蔽效果,主要有以下原因:

渦流損耗:屏蔽體可以吸收來自導線?電纜?(元器件)?電路或系統(tǒng)等外部的干擾電磁波和內(nèi)部電磁波的能量。

反射能量:電磁波在屏蔽體上的界面會產(chǎn)生反射。如下圖,這也是大部分(產(chǎn)品)中用屏蔽體的原因??梢杂脗鬏斁€理論中的阻抗失配理論來解釋。

薄的和厚的屏蔽體屏蔽效果相同,可以用高頻中(信號)的趨膚效應來解釋。

抵消能量:由于屏蔽體的(電磁感應),會在在屏蔽層上產(chǎn)生反向電磁場,從而可以抵消部分干擾電磁波?

Part2

屏蔽設計的基本原則

下面主要介紹一些屏蔽中通常使用的手段或者措施。

屏蔽體結(jié)構要盡量簡潔,盡可能減少不必要的孔洞,盡可能不要增加額外的縫隙。

避免開細長孔,通風孔盡量采用圓孔并陣列排放。屏蔽和散熱有矛盾時盡可能開小孔,多開孔,避免開大孔。

重視電纜的處理措施,例如,嚴禁屏蔽電纜直穿屏蔽體(電纜屏蔽層一定要與屏蔽體做360°搭接),電纜的處理往往比屏蔽本身還重要。

屏蔽體的電連續(xù)性是影響結(jié)構件屏蔽效能最主要的因素,相對而言,材料本身屏蔽性能的影響是微不足道的(低頻磁場例外)。

屏蔽效能只與孔的最大尺寸有關,而與孔的面積并沒有直接關系,因此在設計中盡量開圓孔,其次考慮是開方孔,盡量避免開長腰孔。

孔縫的最大尺寸不能超過以下兩種情況的最小尺寸:①開孔尺寸電路最大工作頻率波長的1/100②當這個屏蔽體有共模干擾(電流)流過時,長度小于0.15m。

在我們關注的一些頻率上,使用有低轉(zhuǎn)移阻抗的屏蔽電纜,盡可能使用雙層、三層或四層的編織屏蔽電纜。

避免懸空金屬存在?懸空金屬將造成在噪聲源與懸空金屬之間形成較高的共(模電)壓,在此共模電壓的驅(qū)動下,此懸空金屬將會產(chǎn)生較強的輻射?特別是大面積的金屬,由于其分布(電容)較大,故而容易產(chǎn)生電場(耦合),好的方法是把它們就近良好的接地?所以一般散熱片?金屬屏蔽罩?金屬支架以及(PCB)上沒被利用的金屬面都應該接地?

接口信號連接器建議選用帶屏蔽外殼的連接器,尤其是高頻信號連接器。

機箱的通風窗或觀察窗應盡可能安裝在輻射水平較低的位置。如果通風窗或觀察窗是由矩形孔構成的,還應該考慮輻射場在窗口位置的各個方向的極化水平,盡量使矩形孔的長邊不在輻射水平最大的極化方向上,以便使從機箱輻射出去的電磁能量最少。

屏蔽電纜的屏蔽層應該雙端接地,除非與屏蔽電纜互聯(lián)的產(chǎn)品既不怕干擾也不會產(chǎn)生EMI騷擾(如無源(傳感器)),屏蔽電纜屏蔽層應該接被連接產(chǎn)品的金屬殼體,如果被連接產(chǎn)品是塑料殼體,則屏蔽層應該接被連接PCB板的工作地?

Part3

屏蔽材料和搭接

屏蔽設計和搭接密不可分,所謂搭接,顧名思義,就是在兩個金屬表面之間用導電材料連在一起,形成一個低阻抗的(電氣)連接。

在屏蔽設計中,如果存在兩個金屬搭接,則通常會在搭接處用密封襯墊,包括金屬絲網(wǎng)條、導電橡膠、螺旋管、多重導電橡膠、指形簧片、導電布襯墊等。

不同襯墊材料的特點比較如下:

屏蔽材料使用中要注意以下幾點:

使用屏蔽材料時,不但要保證接觸面上的良好導電性(接觸面去除所有漆),而且還要保證一定的壓縮量(由兩個金屬之間固定的力所決定)。過量壓縮,會破壞屏蔽材料,使得屏蔽材料彈性變差,密封性減弱。

使用屏蔽材料時,還要注意接觸面的清潔,并防止襯墊的腐蝕?否則,接觸面的導電性會降低,屏蔽效能也就相應降低?

屏蔽材料都是有壽命的,要符合對應產(chǎn)品要求的壽命和環(huán)保法規(guī)。

屏蔽材料的安裝方式優(yōu)選卡裝、開安裝槽等直接接觸的形式,其次才考慮采用PSA膠帶粘接的方式。

通常,搭接點之間的電阻小于2mΩ,并且整個

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