一起聊聊屏蔽和EMC的故事

第第頁(yè)一起聊聊屏蔽和EMC的故事

眾所周知，解決（EMC）的三大法寶為：屏蔽、接地和濾波。

今天我們就來(lái)一起聊聊屏蔽和EMC的故事。

Part1

屏蔽的原理

首先，我們要了解屏蔽的概念。

屏蔽就是用金屬對(duì)兩個(gè)空間區(qū)域進(jìn)行隔離,用以控制一個(gè)空間區(qū)域的電場(chǎng)?磁場(chǎng)和電磁波對(duì)另一個(gè)空間區(qū)域的影響，通常的手段為感應(yīng)和輻射?

對(duì)屏蔽的使用通常采取兩種形式，一種是屏蔽干擾源，防止干擾電磁場(chǎng)向外傳播，從而影響其它敏感設(shè)備;

另一種形式為屏蔽敏感設(shè)備，防止它們受到外界電磁場(chǎng)的干擾?

屏蔽體之所以能產(chǎn)生屏蔽效果，主要有以下原因：

渦流損耗：屏蔽體可以吸收來(lái)自導(dǎo)線?電纜?（元器件）?電路或系統(tǒng)等外部的干擾電磁波和內(nèi)部電磁波的能量。

反射能量：電磁波在屏蔽體上的界面會(huì)產(chǎn)生反射。如下圖，這也是大部分（產(chǎn)品）中用屏蔽體的原因?？梢杂脗鬏斁€理論中的阻抗失配理論來(lái)解釋。

薄的和厚的屏蔽體屏蔽效果相同，可以用高頻中（信號(hào)）的趨膚效應(yīng)來(lái)解釋。

抵消能量：由于屏蔽體的（電磁感應(yīng)），會(huì)在在屏蔽層上產(chǎn)生反向電磁場(chǎng),從而可以抵消部分干擾電磁波?

Part2

屏蔽設(shè)計(jì)的基本原則

下面主要介紹一些屏蔽中通常使用的手段或者措施。

屏蔽體結(jié)構(gòu)要盡量簡(jiǎn)潔，盡可能減少不必要的孔洞，盡可能不要增加額外的縫隙。

避免開(kāi)細(xì)長(zhǎng)孔，通風(fēng)孔盡量采用圓孔并陣列排放。屏蔽和散熱有矛盾時(shí)盡可能開(kāi)小孔，多開(kāi)孔，避免開(kāi)大孔。

重視電纜的處理措施，例如，嚴(yán)禁屏蔽電纜直穿屏蔽體（電纜屏蔽層一定要與屏蔽體做360°搭接），電纜的處理往往比屏蔽本身還重要。

屏蔽體的電連續(xù)性是影響結(jié)構(gòu)件屏蔽效能最主要的因素，相對(duì)而言，材料本身屏蔽性能的影響是微不足道的（低頻磁場(chǎng)例外）。

屏蔽效能只與孔的最大尺寸有關(guān)，而與孔的面積并沒(méi)有直接關(guān)系，因此在設(shè)計(jì)中盡量開(kāi)圓孔，其次考慮是開(kāi)方孔，盡量避免開(kāi)長(zhǎng)腰孔。

孔縫的最大尺寸不能超過(guò)以下兩種情況的最小尺寸：①開(kāi)孔尺寸電路最大工作頻率波長(zhǎng)的1/100②當(dāng)這個(gè)屏蔽體有共模干擾（電流）流過(guò)時(shí)，長(zhǎng)度小于0.15m。

在我們關(guān)注的一些頻率上，使用有低轉(zhuǎn)移阻抗的屏蔽電纜，盡可能使用雙層、三層或四層的編織屏蔽電纜。

避免懸空金屬存在?懸空金屬將造成在噪聲源與懸空金屬之間形成較高的共（模電）壓,在此共模電壓的驅(qū)動(dòng)下，此懸空金屬將會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的輻射?特別是大面積的金屬，由于其分布（電容）較大,故而容易產(chǎn)生電場(chǎng)（耦合），好的方法是把它們就近良好的接地?所以一般散熱片?金屬屏蔽罩?金屬支架以及（PCB）上沒(méi)被利用的金屬面都應(yīng)該接地?

接口信號(hào)連接器建議選用帶屏蔽外殼的連接器，尤其是高頻信號(hào)連接器。

機(jī)箱的通風(fēng)窗或觀察窗應(yīng)盡可能安裝在輻射水平較低的位置。如果通風(fēng)窗或觀察窗是由矩形孔構(gòu)成的，還應(yīng)該考慮輻射場(chǎng)在窗口位置的各個(gè)方向的極化水平，盡量使矩形孔的長(zhǎng)邊不在輻射水平最大的極化方向上，以便使從機(jī)箱輻射出去的電磁能量最少。

屏蔽電纜的屏蔽層應(yīng)該雙端接地,除非與屏蔽電纜互聯(lián)的產(chǎn)品既不怕干擾也不會(huì)產(chǎn)生EMI騷擾(如無(wú)源（傳感器）),屏蔽電纜屏蔽層應(yīng)該接被連接產(chǎn)品的金屬殼體,如果被連接產(chǎn)品是塑料殼體,則屏蔽層應(yīng)該接被連接PCB板的工作地?

Part3

屏蔽材料和搭接

屏蔽設(shè)計(jì)和搭接密不可分，所謂搭接，顧名思義，就是在兩個(gè)金屬表面之間用導(dǎo)電材料連在一起，形成一個(gè)低阻抗的（電氣）連接。

在屏蔽設(shè)計(jì)中，如果存在兩個(gè)金屬搭接，則通常會(huì)在搭接處用密封襯墊，包括金屬絲網(wǎng)條、導(dǎo)電橡膠、螺旋管、多重導(dǎo)電橡膠、指形簧片、導(dǎo)電布襯墊等。

不同襯墊材料的特點(diǎn)比較如下：

屏蔽材料使用中要注意以下幾點(diǎn)：

使用屏蔽材料時(shí),不但要保證接觸面上的良好導(dǎo)電性(接觸面去除所有漆),而且還要保證一定的壓縮量（由兩個(gè)金屬之間固定的力所決定）。過(guò)量壓縮，會(huì)破壞屏蔽材料，使得屏蔽材料彈性變差，密封性減弱。

使用屏蔽材料時(shí),還要注意接觸面的清潔,并防止襯墊的腐蝕?否則,接觸面的導(dǎo)電性會(huì)降低,屏蔽效能也就相應(yīng)降低?

屏蔽材料都是有壽命的，要符合對(duì)應(yīng)產(chǎn)品要求的壽命和環(huán)保法規(guī)。

屏蔽材料的安裝方式優(yōu)選卡裝、開(kāi)安裝槽等直接接觸的形式，其次才考慮采用PSA膠帶粘接的方式。

通常,搭接點(diǎn)之間的電阻小于2mΩ,并且整個(gè)