电磁兼容EMC电磁屏蔽设计
2024/5/22 13:30:44 阅读数：58 立即咨询
电磁兼容EMC测试，它要求设备在其电磁环境中能正常完成它的功能，又不至于因为环境干扰而影响其正常工作。产品的 EMC 性能直接关系到产品的工作稳定性和可靠性。电磁兼容EMC 设计中比较关键的一项就是有关设备的屏蔽设计。屏蔽能有效地抑制通过空间传播的电磁干扰。采用屏蔽的目的有两个：一是限制内部的辐射电磁能越过某一区域；二是防止外来的辐射进入某一区域，现有的屏蔽措施都是基于这两个目的而施行。电磁屏蔽的方法就是以金属或者磁性材料来隔离电磁干扰由一个区域向另一个区域感应或辐射传播。一般分为两种类型：一种是静电屏蔽，主要是防止静电场和恒定磁场的影响。另一种是电磁屏蔽，用于防止交变电场、交变磁场、交变电磁场的影响。
1．机柜（或屏蔽盒）的屏蔽：
实际中的电磁屏蔽体都不是一个全封闭的屏蔽体，亦即它在电气上不是连续均匀的。在实际的机箱和屏蔽盒结构设计中，通常都有电源线和控制线的引入和引出，在面板部分还有操作键、显示屏的开孔，后面板上还有通风孔等等，所以实际机箱在电气上并不连续，而电气不连续的机箱会降低其屏蔽效能。 下面是对机箱设计中的一些基本做法：
（1）结构材料 ① 适用于底板和机壳的材料大多数是良导体，如铜、铝等，可以屏蔽电场，主要的屏蔽机理是反射而不是吸收；② 对磁场的屏蔽需用铁磁材料，如高导磁率合金和铁。主要的屏蔽机理是吸收而不是反射；③ 在强电磁场环境中，要求材料能屏蔽电场和磁场两种成分，因此需要结构上完好的铁磁材料。屏蔽效率直接受材料厚度以及搭接和接地方法好坏的影响；④ 对于塑料壳体，是在其内壁喷涂屏蔽层，或在汽塑时掺入金属纤维。
（2）缝隙：① 在底板和机壳的每一条缝和不连续处要尽可能好地搭接。最坏的电搭接对壳体的屏蔽效能起决定性作用；② 保证接缝处金属对金属的接触，以防电磁能的泄漏和辐射。
（3）穿透和开口：① 要注意由于电缆穿过机壳使整体屏蔽效能降低的程度，典型的未滤波的导线穿过屏蔽体时，屏蔽效能降低 30dB以上。② 电源线进入机壳时，全部应通过滤波器盒。滤波器的输入端最好能穿出到屏蔽机壳外；若滤波器结构不宜穿出机壳，则应在电源线进入机壳处专为滤波器设置一隔舱。③ 信号线、控制线进入或穿出机壳时，要通过适当的滤波器。具有滤波插针的多芯连接器（插座）适用于这种场合使用。
（4）搭接：① 尽可能用同样的金属搭接。保证搭接的直流电阻不大于 2.5 毫欧；② 对不同金属进行搭接要注意各种金属在电化学序列表中的相对位置。电位差要尽可能小，并有合适的防腐蚀措施。当级别相差较远的金属搭接时，需在两金属表面间放入一个中间级别的金属垫圈；③ 修整搭接表面，以便得到最大的接触面积 ；④ 搭接前清洗所有配接表面。为防止氧化，在清除了保护层之后就马上搭接配合表面；⑤ 对于永久性搭接应尽可能用熔焊或铜焊锡焊连接所
有的接合面。射频搭接应优先采用永久性搭接。
2．插箱的屏蔽
当插箱的工作频率较高容易干扰其他插箱工作时，或工作非常敏感易受到其他插箱干扰时，有必要考虑插箱的屏蔽性能，插箱的屏蔽比较复杂，一般可采用以下方式：（1）面板采用金属面板，一般使用 U 形面板；（2）为保证面板间的良好搭接，最好使用金属簧片；（3）面板与机框间最好用金属簧片或导电衬垫保证搭接；（4）机框的搭接必须良好保证；（5）插箱的上下一般有通风散热要求，可使用多孔薄板；（6）为及时泄放面板上的静电，面板上最好有一金属插针，此插针有静电泄放和定位两个作用；在机框内对应插针处必须有定位孔和接地簧片配合。
3．电缆的屏蔽：由于电磁波存在于每个角落，所以稍有疏忽，就可能导致严重的损失，因此，对于各物件的屏蔽得慎重规划。在各物件中，首重电缆之屏蔽，电缆的屏蔽最常使用编织的金属网，而影响其屏蔽效能的因素包括：屏蔽材料及厚度，屏蔽层的终结方法及所使用的接头，线上的驻波比，电缆本身的长度及方向；此外，就实际上，电缆加屏蔽层后的柔软度亦应重视。此外，电缆的屏蔽层应加以绝缘，因为不当的接地会产生杂讯；同时，除了同轴电缆之外，屏蔽层不应视为信号之回线。另外，用于传送高频信号的电缆其屏蔽层应两端接地。除了电缆得加屏蔽层之外，接头也应一并考虑；同时，接头的屏蔽应予以适当的接地，而其屏蔽效能应不低于电缆屏蔽。
屏蔽电缆的屏蔽层主要由铜、铝等非磁性材料制成，并且厚度很薄，远小于使用频率上金属材料的集肤深度（所谓趋肤效应是指电流在导体截面的分布随频率的升高而趋于导体表面分布，频率越高，趋肤深度越小，即频率越高，电磁波的穿透能力越弱），屏蔽层的效果主要不是由于金属体本身对电场、磁场的反射、吸收而产生的，而是由于屏蔽层的接地产生的，接地的形式不同将直接影响屏蔽效果。
屏蔽层一般需要接地。屏蔽线的作用是将电磁场噪声源与敏感设备隔离，切断噪声源的传播路径。
当信号线传输距离比较远的时候，由于两端的接地电阻不同或PEN线有电流，可能会导致两个接地点电位不同，此时如果两端接地，屏蔽层就有电流行成，反而对信号形成干扰，因此这种情况下一般采取一点接地，另一端悬空的办法，能避免此种干扰形成。
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