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结构方面的EMC/EMI设计知识
2018-09-08     来源:安规与电磁兼容网    浏览:42    评论:0        
导读:电磁兼容(Electromagnetic Compatibility , EMC)主要包含两方面的内容:一、电磁干扰(Electromagnetic interference , EMI);二、电磁敏感度(Electromagnetic susceptibility , EMS)。电磁兼容设计基本目的:A

电磁兼容(Electromagnetic Compatibility , EMC)主要包含两方面的内容:

一、电磁干扰(Electromagnetic interference , EMI);

二、电磁敏感度(Electromagnetic susceptibility , EMS)。

电磁兼容设计基本目的:

A 产品内部的电路互相不产生干扰,达到预期的功能。

B 产品产生的电磁干扰强度低于特定的极限值。

C 产品对外界的电磁干扰有一定的抵抗能力。

具体在工程措施上,电磁兼容设计可分为:信号设计、线路设计、屏蔽、接地与搭接、滤波、合理布局。其中与结构关系较大的有:屏蔽、接地与搭接、合理布局。但这并不代表其他措施与结构设计完全无关,结构设计亦需配合完成其他措施比如滤波。

1. 屏蔽

电磁屏蔽的目的有两个:一个限制内部的辐射电磁能越出某一个区域;而是防止外来的辐射进入某一区域。即切断电磁波的传播途径。

电磁屏蔽是解决电磁兼容问题的重要手段之一,绝大部分电磁兼容问题的最大好处是不会影响电路的工作。电磁屏蔽澳门永利真人娱乐网址作为解决电磁兼容性问题的重点措施之一。

屏蔽按其机理可以分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽三种。

需要注意的是,在实际工程中,通常将电磁场屏蔽与电场屏蔽合二为一。将屏蔽体接地即可实现电磁场屏蔽与电场屏蔽的统一。

1.1 电场屏蔽和电磁场屏蔽设计 

1.1.1 电场屏蔽

电场屏蔽主要作用是防止静电场和低频交变电场的影响,消除两个设备或两个电路之间由于分布电容耦合所产生的影响。在结构设计中通常为两个设备或两个模块之间的电场屏蔽。

若屏蔽的为交流源,则频率在10kHz以下时采用电场屏蔽,高于10kHz时屏蔽效果将会变差。

需要注意的是在电场屏蔽中,最重要的一点是屏蔽壳体的接地质量。

在电场屏蔽的设计中,主要考虑以下三个方面的问题:

a、屏蔽板尽量靠近CPU等被屏蔽元件,并且屏蔽板必须可靠接地,其作用从理论上来看,屏蔽板相当于造就了分布电容,且越靠近被屏蔽元件其分布电容的容量越大,其屏蔽效果越好。

b、屏蔽板的形状对屏蔽效能的高低有明显影响,理论上全封闭的金属盒可以有最好的电场屏蔽效果。

c、屏蔽板的材料以良导体(铝、铜等)为好,屏蔽材料的厚度满足强度要求即可。

电磁场屏蔽的有效性是用屏蔽效能来度量。它表征了屏蔽体对电磁波的衰减程度。屏蔽体的屏蔽效能由两部分构成:吸收损耗和反射损耗。为了提高屏蔽材料的屏蔽效能,必须想办法提高吸收损耗和反射损耗。当电磁波入射到不同媒体的分界面时,就会发生反射,于是减小了继续传播电磁波的强度,于是构成反射损耗。

当电磁波在屏蔽材料中传播时,同样会产生损耗,于是构成吸收损耗。吸收损耗的计算公式:

A=20 1g(E0/E1)=20 lg(e^(t/δ)) dB

式中趋肤深度 δ=0.066/(f μr σr)^0.5mm ,f 单位为MHz。

实际工程案例:

如果需要对一个机箱做电场屏蔽和电磁场屏蔽,需要做哪些措施?

1) 屏蔽体的材料选择

铜虽然导电性好,但是密度较大,不适合做屏蔽机箱。铝具有很高的比强度,同时导电性能也非常好,通过用来做屏蔽机箱。如果对屏蔽效能要求不高,亦可采用其他材料比如镀锌钢板。

2) 良好接地

通常是通过接地柱接到大地的方式。接地柱示意图1-1如下,需要注意的是,此接地柱仅为电场屏蔽接地用。如果有信号地及其他地需要连接,壳体内部亦应该采用焊片良好接地。焊片材料一般为黄铜H-62。

另外,壳体与焊片之间保持良好导电连接,严禁做任何非导电涂覆。


图1-1

 

 
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