I EMI 电磁波干扰如何解决恒富凯专业提供电磁屏蔽和电场屏蔽
1 电场屏蔽
【屏蔽机理】:将电场感应看成分布电容间的耦合。
【设计要点】:
a 、屏蔽板以靠近受保护物为好,而且屏蔽板的接地必须良好!!!
b 、屏蔽板的形状对屏蔽效能的高低有明显影响。全封闭的金属盒最好,但工程中很难做到!
c 、屏蔽板的材料以良导体为好,但对厚度无要求,只要有足够的强度就可了。
2 磁场屏蔽
磁场屏蔽通常是指对直流或低频磁场的屏蔽,其效果比电场屏蔽和电磁场屏蔽要差的多。
【 屏蔽机理】:主要是依靠高导磁材料所具有的低磁阻,对磁通起着分路的作用,使得屏蔽体内部的磁场大为减弱。
【设计要点】:
a 、选用高导磁材料,如坡莫合金;
b 、增加屏蔽体的厚度;
以上均是为了减小屏蔽体的磁阻;
c 、被屏蔽的物体不要安排在紧靠屏蔽体的位置上,以尽量减小通过被屏蔽物体体内的磁通;
d 、注意屏蔽体的结构设计,凡接缝、通风空等均可能增加屏蔽体的磁阻,从而降低屏蔽效果。
e 、对于强磁场的屏蔽可采用双层磁屏蔽体的结构。
对要屏蔽外部强磁场的,则屏蔽体的外层选用不易饱和的材料,如硅钢;而内部可选用容易达到饱和的高导磁材料,如坡莫合金等。
反之,如果要屏蔽内部强磁场时,则材料的排列次序要到过来。在安装内外两层屏蔽体时,要注意彼此间的绝缘。当没有接地要求时,
可用绝缘材料做支撑件。若需接地时,可选用非铁磁材料(如铜、铝)做支撑件。
3 电磁场屏蔽
电磁场屏蔽是利用屏蔽体阻止电磁场在空间传播的一种措施。
【电磁场屏蔽的机理】:
a 、当电磁波到达屏蔽体表面时,由于空气与金属的交界面上阻抗的不连续,对入射波产生的反射。这种反射不要求屏蔽材料必须
有一定的厚度,只要求交界面上的不连续;
b 、未被表面反射掉而进入屏蔽体的能量,在体内向前传播的过程中,被屏蔽材料所衰减。也就是所谓的吸收;
c 、在屏蔽体内尚未衰减掉的剩余能量,传到材料的另一表面时,遇到金属-空气阻抗不连续的交界面,会形成再次反射,并重新
返回屏蔽体内。这种反射在两个金属的交界面上可能有多次的反射。
总之,电磁屏蔽体对电磁的衰减主要是基于电磁波的反射和电磁波的吸收。
【吸收损耗】不同的材料、不同的材料厚度对于电磁波的吸收效果不一样 . 可根据材料吸收损耗的列线图得出。
【反射损耗】分为三类:低阻抗磁场、高阻抗电场、平面波场。
其中低阻抗磁场和高阻抗电场的反射损耗列线图计算方法相同,与金属材料、频率及辐射源到屏蔽体的距离有关。
对于平面波,波阻抗为一常数,而与辐射源到屏蔽体的距离无关,在列线图中只需连接金属材料和感兴趣的频率就可求出此时的反
射损耗值。
4 实际的电磁屏蔽体
【结构材料】
a 、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信号而不是吸收。
b 、对磁场的屏蔽需要铁磁材料,如高导磁率合金和铁。主要的屏蔽机理是吸收而不是反射。
c 、在强电磁环境中,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的厚度以及搭
接和接地方法好坏的影响。
d 、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。
必须尽量减少结构的电气不连续性,以便控制经底板和机壳进出的泄漏辐射。提高缝隙屏蔽效能的结构措施包括增加缝隙深度,减
少缝隙长度,在结合面上加入导电衬垫,在接缝处涂上导电涂料,缩短螺钉间距离等。
【搭接】
a 、在底板和机壳的每一条缝和不连续处要尽可能好的搭接。最坏的电搭接对壳体的的屏蔽效能起决定性作用。
b 、保证接缝处金属对金属的接触,以防电磁能的泄漏和辐射。
c 、在可能的情况下,接缝应焊接。在条件受限制的情况下,可用点焊、晓间距的铆接和用螺钉来固定。
d 、在不加导电衬垫时,螺钉间距一般应小于最高工作频率的 1 %,至少不大于 1/20 波长。
e 、用螺钉或铆接进行搭接时,应首先在缝的中部搭接好,然后逐渐向两端延伸,以防金属表面的弯曲。
f 、保证紧固方法有足够的压力,以便在有变形应力、冲击、震动时保持表面接触。
g 、在接缝不平整的地方,或在可移动的面板等处,必须使用导电衬垫或指形弹簧材料。
h 、选择高导电率的和弹性好的衬垫。选择衬垫时要考虑结合处所使用的频率。
i 、选择硬韧性材料做成的衬垫,以便划破金属上的任何表面。
j 、保证同衬垫材料配合的金属表面没有任何非导电保护层。
k 、当需要活动接触时,使用指形压簧,并要注意保持弹性指簧的压力。
l 、导电橡胶衬垫用在铝金属表面时,要注意电化腐蚀作用。纯银填料的橡胶或 monel 线性衬垫将出现最严重的电化腐蚀。银镀铝
填料的导电橡胶是盐雾环境下用于铝金属配合表面的最好衬垫材料。
以下是按优先等级排列的各种衬垫。
1 金属网射频衬垫 容易变形,压力为 1.4kg/cm 时,衰减为 54db 。
资料表明,频率较低时衰减最大。用于永久密封较好,不适宜用于开与关的面板。
2 铜镀合金 有很高的导电性和很好的抗腐蚀性。
弹性好,最适合用于和活动面板配合。可制成指条形、螺旋和锯齿面。衰减为 100db 。
3 导电橡胶 适用于只需名义上连接和少量螺钉的地方。
实现水汽密封和电气密封经 1500 ℃、 48 小时老化后,体电阻率为 10 ~ 20m ω /cm(max) 。变形度限制值为 25 %。资料表明,
频率较高时衰减为最大。
4 导电蒙布 在泡沫塑料上蒙一块镀银编织物,形成一个软衬垫,占去大部分疏松空间,主要为民用,适用于泡沫衬垫机柜和门板。
【穿透和开口】
a、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。
b 、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
源线进入机壳出专为滤波器设置一隔舱。
c 、信号线、控制线进入 / 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适于这种场合使用。
d 、穿过屏蔽体的金属控制轴,应该用金属触片、接地螺母或射频衬垫接地。也可不用接地的金属轴,而用其它轴贯通波导截止频
率比工作频率高的园管来做控制轴。
e 、必须注意在截止波导孔内贯通金属轴或导线时会严重降低屏蔽效能。
f 、当要求使用对地绝缘的金属控制轴时,可用短的隐性控制轴,不调节时,用螺帽或金属衬垫弹性安装帽盖住。
g 、为保险丝、插孔等加金属帽。
h 、用导电衬垫和垫圈、螺母等实现钮子开关防泄漏安装。
i 、在屏蔽、通风和强度要求高而质量不苛刻时,用蜂窝板屏蔽通风口,最好用焊接方式保持线连接,防止泄漏。
j 、尽可能在指示器、显示器后面加屏蔽,并对所有引线用穿心电容滤波。
k 、在不能从后面屏蔽指示器 / 显示器和对引线滤波时,要用与机壳连续连接的金属网或导电玻璃屏蔽指示器 / 显示器的前面。
对夹金属丝的屏蔽玻璃,在保持合理透光度条件下,对 30 ~ 1000m 的屏蔽效能可达 50 ~ 110db 。在透明塑料或玻璃上镀透明导电膜,
其屏蔽效果一般不大于 20db 。但后者可消除观察窗上的静电积累,在仪器上常用。