产品结构设计中的电磁兼容问题详解-精

产品结构设计中的电磁兼容问题结构设计中的电磁兼容问题结构设计中的电磁兼容问题电磁兼容概述电磁兼容——屏蔽电磁兼容——接地电磁兼容概述电磁兼容（ElectromagneticCompatibility)指设备或分系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中的其他设备或分系统构成不能承受的电磁骚扰的能力，简称EMC。电磁兼容的三要素：干扰源、耦合通道、敏感源。电磁兼容概述干扰极限值（对外）和抗干扰限制值电磁兼容概述电磁兼容包括两部分电磁发射（EMI)：辐射发射（RE、通过壳体）、传导发射（CE、通过线缆）电磁敏感度（EMS）：辐射敏感度（RS)、传导敏感度(CS)、静电放电(ESD)、快速瞬态脉冲串(EFT)、浪涌(SURGE)、电压跌落与中断(DIPS)、工频磁场敏感度(MS)电磁兼容概述电磁兼容解决手段硬件设计与PCB布局屏蔽滤波接地结构设计中的电磁兼容问题结构设计中的电磁兼容问题电磁兼容概述电磁兼容——屏蔽电磁兼容——接地电磁兼容——屏蔽金属板的屏蔽作用：SE=A+R+B式中A吸收损耗，R反射损耗，B多次反射修正因子位于远场时，随着频率增高，反射损耗降低，金属板的导电率越低，反射损耗越大，而导磁率越低，反射损耗反而越小。近场主要为电场时，离源越近，反射损耗越大。反射损耗随着频率、导磁率增加而减小，随着导电率增加而增加。屏蔽电场时屏蔽体离源越近越好。近场主要为磁场时，离源越远，反射损耗越大。反射损耗随着频率、导磁率增加而增加，随着导电率增加而减小屏蔽磁场时屏蔽体离源越远越好。电磁兼容——屏蔽薄膜的屏蔽作用：薄膜屏蔽主要体现在塑胶件上面喷导电漆，玻璃上面镀膜实现屏蔽。理论上由于导电薄膜十分薄，吸收损耗基本可以忽略，其屏蔽交通主要取决于反射损耗和多次反射修正因子。多次反射修正因子是一个较大的负值，直到减小屏蔽效能的作用。实际工程中，增加薄膜的厚度可以增加导电性，从而增加屏蔽效果。电磁兼容——屏蔽双层屏蔽：电磁波在两层屏蔽体之间反射、谐振，造成屏蔽效果下降。实际屏蔽效能比两层屏蔽体效能相加的和要低。两层屏蔽体之间应该隔离开，以免外层屏蔽体上面的地电流影响到内层屏蔽体，减小双层屏蔽的屏蔽效能。电磁兼容——屏蔽缝隙屏蔽：间隙的存在降低电磁屏蔽的效果。增加缝隙的深度，减小缝隙的长度将增大缝隙的屏蔽效能。深度可以理解为材料的厚度，缝隙的搭接深度。缝隙的屏蔽效能与缝隙的宽度没有关系。缝隙的屏蔽效能取决于缝隙的最大尺寸，而不是其面积。缝隙的长度与基材的表面状态，基材的刚性，坚固点的间距有关。基材表面越越光滑、刚性越好，紧固点间距越小，缝隙的长度越小，屏蔽效能越高。可以在缝隙间增加屏蔽材料，提高屏蔽效能。材料的搭接宽度至少大于10mm，一般是15-25mm，大于30mm没有效果提升。电磁兼容——屏蔽穿孔屏蔽：最影响开孔金属板屏蔽效能的是开孔的最大尺寸，其次是孔深，影响最小的孔间距。在可能的情况下尽可能开很密的通风孔，有利于散热。可以使用截止波导通风板。电磁兼容——屏蔽穿孔电缆：电缆直接穿透屏蔽体会降低屏蔽性能，因为屏蔽机箱内是干扰通过空间感应到电缆上，在电缆上产生电流，这个电流流到机箱外部，并产生二次辐射，导致设备产生超标辐射发射。机箱外部的电磁波干扰感应到电缆上，在电缆上产生的电流流进机箱，产生二次辐射，对机箱内电路产生干扰。电缆成了一根高效的电磁波接收和发射天线。电磁兼容——屏蔽穿孔电缆屏蔽：穿孔电缆显著降低屏蔽体的屏蔽效能。穿孔电缆出屏蔽体时必须接地，且接地十分优良。也可以在穿孔位置加穿心电容之类的滤波器。芯线的屏蔽也十分重要。电磁兼容——屏蔽低屏磁场屏蔽：依靠高导磁材料的吸收损耗实现，一般不用铝合金。要有足够的厚度，开孔、缝隙等对效果影响不大。增加干扰源与敏感设备之间距离，可以很显著提高屏蔽效果。电磁兼容——屏蔽屏蔽方案的选择：减小坚固点之间的距离，增加板材之间的贴合程度。采用双排螺钉。尽量使板材与型村或者折弯件之间连接。电磁兼容——屏蔽屏蔽方案的选择：增加缝隙深度。板材上打凸包。板材之间是凸点接触，利用反射损耗，凸包距离般是20-25mm.缝隙中安装屏蔽材料，减小接触阻抗。如导电橡胶、导电布、簧片。通风孔屏蔽：金属丝网、穿孔金属板、截止波导通风板尽量避免局部开孔，局部开孔直径应小于15mm.电磁兼容——屏蔽塑胶件的电磁屏蔽：在塑胶件内部或者外部喷导电导磁屏蔽膜。涂覆导电导磁涂料、喷漆导电漆、真空镀铝、电镀或者化学镀、粘贴金属箔。增加涂料的厚度有助提高屏蔽效果。塑料间接缝技术：直接接触（简单不可靠）、点导电胶（生产效率低）、安装弹簧片（要开模具）。电磁兼容——屏蔽穿孔电缆的电磁屏蔽：使用光纤出线。光纤不是金属体。夹线结构。采用屏蔽电缆时，屏蔽电缆在出屏蔽体时，采夹线结构，保证电缆屏蔽层与屏蔽体之间可靠接地。电磁兼容——屏蔽穿孔电缆的电磁屏蔽：使用屏蔽连接器。内线不屏蔽，外线屏蔽，连接器要与屏蔽体可靠连接。滤波连接器转接，出线时加一个穿心电容。电磁兼容——屏蔽穿孔电缆的电磁屏蔽：直接出线。电缆直接出屏蔽体，必须保证电缆在屏蔽体的一侧足够短，避免干扰信号的耦合和发射。一般要求电缆在屏蔽体一侧的长度小于80mm.电磁兼容——屏蔽穿孔电缆的电磁屏蔽：电源滤波器转接。电源线进出屏蔽体一般均是通过EMI滤波器转接。保证滤波器与屏蔽体之间足够低的接触阻抗。原则上要求滤波器的进出线隔离在屏蔽体的两侧。输入线应尽可能短，滤波器的出入线要有足够的间隔，禁止并行走线，禁止捆扎在一起电磁兼容——屏蔽单板间的隔离设计：单板间的隔离设计是利用金属导体隔离干扰源和敏感电源，增长电磁波的传输途径，由于电源波是随着传输距离衰减，从而减小干扰。隔离设计时金属导体必须接地。单板安装在金属板上，插入插箱，利用金属板实现隔离。金属板通过滑道、拉手条接地。结构设计中的电磁兼容问题结构设计中的电磁兼容问题电磁兼容概述电磁兼容——屏蔽电磁兼容——接地电磁兼容——接地接地概述接地：为电源返回其源提供的低阻抗通道。接地作用：防雷接地、保护接地、工作接地、屏蔽接地、防静电接地。接地搭接要求：搭接面良好的导电性、表面清洁干净、无不导电油漆、接触可靠、足够的紧固力与接触面积、电磁兼容——接地机柜接地设计机架作为参考地平面。围框和立柱通过螺钉连接（或焊接），围框与立柱的接触面必须是导电处理的。盖板与围框之间接触面导电处理，一般不要喷漆，方便安装滤波器、出线装置、接地铜条。门与侧门经常打开，必须加接地线。门和侧门与机架之间的屏蔽材料是采用导电布、金属丝网等电阻比较大的材料。无论打开与否，必须接地线。门和侧门不经常打开，与机架用簧片、螺旋管等纯金属连接，不加接地线。电磁兼容——接地机柜接地设计一般在机柜的盖板上安装铜条接外部接地线。铜条与盖板连接螺钉不少于3个。铜条折弯部分伸入机柜内部，与配电盒的屏蔽体端子相连。机柜结构件通过本身的搭接与铜条相连，同时机柜内部可安装一个铜条作为屏蔽体的参考地，并与机柜顶部的铜条相连。交流供电设备中的交流滤波器或者插座，要求滤波器和插座的屏蔽体与箱体就近搭接。机柜与大地之间的接地线应该使用足够粗的电缆，一般为黄绿色。接地线与机柜用M8或者以上的螺钉连接。机柜内部活动件应使用4平方毫米的铜线接地，使用M6或者以上螺钉。电磁兼容——接地插箱、模块接地设计机柜内部的插箱、模块本身必须保证良好的电连续性。插箱、模块一般通过挂耳与方孔条连接，挂耳与方孔条之间必须是面接触。插箱、模块内部PCB上面的接地线必须THANKS!