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電磁兼容EMC電磁屏蔽設計!

來源:蘇州威銳科電子有限公司   2025年04月01日 14:36  
電磁兼容EMC測試,它要求設備在其電磁環(huán)境中能正常完成它的功能,又不至于因為環(huán)境干擾而影響其正常工作。產(chǎn)品的 EMC 性能直接關系到產(chǎn)品的工作穩(wěn)定性和可靠性。電磁兼容EMC 設計中比較關鍵的一項就是有關設備的屏蔽設計。屏蔽能有效地抑制通過空間傳播的電磁干擾。采用屏蔽的目的有兩個:一是限制內(nèi)部的輻射電磁能越過某一區(qū)域;二是防止外來的輻射進入某一區(qū)域,現(xiàn)有的屏蔽措施都是基于這兩個目的而施行。電磁屏蔽的方法就是以金屬或者磁性材料來隔離電磁干擾由一個區(qū)域向另一個區(qū)域感應或輻射傳播。一般分為兩種類型:一種是靜電屏蔽,主要是防止靜電場和恒定磁場的影響。另一種是電磁屏蔽,用于防止交變電場、交變磁場、交變電磁場的影響。
圖片
1.機柜(或屏蔽盒)的屏蔽:實際中的電磁屏蔽體都不是一個全封閉的屏蔽體,亦即它在電氣上不是連續(xù)均勻的。在實際的機箱和屏蔽盒結構設計中,通常都有電源線和控制線的引入和引出,在面板部分還有操作鍵、顯示屏的開孔,后面板上還有通風孔等等,所以實際機箱在電氣上并不連續(xù),而電氣不連續(xù)的機箱會降低其屏蔽效能。下面是對機箱設計中的一些基本做法:
(1)結構材料 ① 適用于底板和機殼的材料大多數(shù)是良導體,如銅、鋁等,可以屏蔽電場,主要的屏蔽機理是反射而不是吸收;② 對磁場的屏蔽需用鐵磁材料,如高導磁率合金和鐵。主要的屏蔽機理是吸收而不是反射;③ 在強電磁場環(huán)境中,要求材料能屏蔽電場和磁場兩種成分,因此需要結構上完好的鐵磁材料。屏蔽效率直接受材料厚度以及搭接和接地方法好壞的影響;④ 對于塑料殼體,是在其內(nèi)壁噴涂屏蔽層,或在汽塑時摻入金屬纖維。
(2)縫隙:① 在底板和機殼的每一條縫和不連續(xù)處要盡可能好地搭接。最壞的電搭接對殼體的屏蔽效能起決定性作用;② 保證接縫處金屬對金屬的接觸,以防電磁能的泄漏和輻射。
(3)穿透和開口:① 要注意由于電纜穿過機殼使整體屏蔽效能降低的程度,典型的未濾波的導線穿過屏蔽體時,屏蔽效能降低 30dB以上。② 電源線進入機殼時,全部應通過濾波器盒。濾波器的輸入端最好能穿出到屏蔽機殼外;若濾波器結構不宜穿出機殼,則應在電源線進入機殼處專為濾波器設置一隔艙。③ 信號線、控制線進入或穿出機殼時,要通過適當?shù)臑V波器。具有濾波插針的多芯連接器(插座)適用于這種場合使用。
(4)搭接:① 盡可能用同樣的金屬搭接。保證搭接的直流電阻不大于 2.5 毫歐;② 對不同金屬進行搭接要注意各種金屬在電化學序列表中的相對位置。電位差要盡可能小,并有合適的防腐蝕措施。當級別相差較遠的金屬搭接時,需在兩金屬表面間放入一個中間級別的金屬墊圈;③ 修整搭接表面,以便得到最大的接觸面積 ;④ 搭接前清洗所有配接表面。為防止氧化,在清除了保護層之后就馬上搭接配合表面;⑤ 對于永遠性搭接應盡可能用熔焊或銅焊錫焊連接所有的接合面。射頻搭接應優(yōu)先采用永遠性搭接。
2.插箱的屏蔽:當插箱的工作頻率較高容易干擾其他插箱工作時,或工作非常敏感易受到其他插箱干擾時,有必要考慮插箱的屏蔽性能,插箱的屏蔽比較復雜,一般可采用以下方式:
(1)面板采用金屬面板,一般使用 U 形面板;
(2)為保證面板間的良好搭接,最好使用金屬簧片;
(3)面板與機框間最好用金屬簧片或?qū)щ娨r墊保證搭接;
(4)機框的搭接必須良好保證;
(5)插箱的上下一般有通風散熱要求,可使用多孔薄板;
(6)為及時泄放面板上的靜電,面板上最好有一金屬插針,此插針有靜電泄放和定位兩個作用;在機框內(nèi)對應插針處必須有定位孔和接地簧片配合。
3.電纜的屏蔽:由于電磁波存在于每個角落,所以稍有疏忽,就可能導致嚴重的損失,因此,對于各物件的屏蔽得慎重規(guī)劃。在各物件中,首重電纜之屏蔽,電纜的屏蔽最常使用編織的金屬網(wǎng),而影響其屏蔽效能的因素包括:屏蔽材料及厚度,屏蔽層的終結方法及所使用的接頭,線上的駐波比,電纜本身的長度及方向;此外,就實際上,電纜加屏蔽層后的柔軟度亦應重視。此外,電纜的屏蔽層應加以絕緣,因為不當?shù)慕拥貢a(chǎn)生雜訊;同時,除了同軸電纜之外,屏蔽層不應視為信號之回線。另外,用于傳送高頻信號的電纜其屏蔽層應兩端接地。除了電纜得加屏蔽層之外,接頭也應一并考慮;同時,接頭的屏蔽應予以適當?shù)慕拥兀淦帘涡軕坏陀陔娎|屏蔽。

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