EMI屏蔽理论与应用

关于各种应用中的屏蔽的一个清晰的故事

介绍

如今,电子行业的每一家公司都面临着CE / EMI的需求。电子设备的使用正在增加,暴露于宽范围的频率也是如此。在新产品开发的早期阶段,必须考虑辐射和免疫。在许多情况下,EMI问题不能单独在PCB级别解决,相反,外壳和电缆也必须被屏蔽。

法律要求等原因应用屏蔽

屏蔽是符合CEFCC等机构颁布的法律要求或防止电磁干扰的快速途径。我们的屏蔽解决方案具有成本效益,因为在符合EMI要求之前,它们不需要耗时的开发。屏蔽通常用于外壳,以隔离其中的电气设备与外部影响和电缆,以便将电线与电缆穿过的环境隔离。如果一家公司想要一个产品快速的市场介绍,但排放超过规定的限制,易于使用的屏蔽是常用的解决方案。屏蔽可用于具有高辐射或灵敏度水平的设备,或者可用于预先不知道这些级别的产品(如模块化机柜)。当处理可能受环境场影响的敏感测量时,屏蔽也被使用。屏蔽显然是电子行业满足当今排放标准的广泛现象和必要性。

屏蔽外壳设计中要考虑的方面

材料和腐蚀

电磁屏蔽最便宜的材料是镀锌钢和铝。今天,所有机柜和机箱的90%都是由这些材料制成。为此,我们开发了一种特殊材料, 6800系列Amucor Shield 。 Amucor与镀锌钢和铝均兼容。当材料在腐蚀性气氛中使用时,最好防止与不锈钢,黄铜或铬酸铝层(alocrom 1200)接触。

腐蚀保护对于靠近海洋(由于盐)和室外应用而言非常重要。垫圈材料与您正在使用的结构/外壳的材料兼容也很重要。免费咨询和直接支持:致电+31(0)78-6131366或发电子邮件至[email protected]

外壳材料厚度

0.1 mm的厚度应足以有效屏蔽高于1 MHz的频率。在较低的频率(如30 kHz及更低频率)下,必须使用具有良好导磁性的材料(以及处理涡流时的导电性),并且可能需要较厚的材料。

例如,EMP军用掩体由6毫米厚的材料构成。这些掩体的屏蔽频率为10 kHz,衰减为80 dB。如果需要对50Hz左右的频率进行屏蔽来限制变压器的影响(可能会导致健康风险或影响机器的操作系统),则应考虑使用密集的金属层和特殊材料(称为“铁”)(见磁屏蔽 )。有关屏蔽机箱的更多信息,请参阅https://www.faradaycages.com

防止外壳开口

特别是在5 kHz以上的频率下,防止外壳中的间隙很重要。 100 MHz和40 GHz之间的高频对外壳中的小间隙非常敏感。频率越高,应注意防止屏蔽孔和间隙。那就是软垫和柔性垫片的发挥。垫片不仅要提供高导电性,而且可以与低压缩力结合在一起使外壳连续电接触。

安装,铰链和锁之间的距离

我们设计了特殊的弹性垫片,如超软盾V形垫片 。这些垫圈防止连接点和铰链附近的任何弯曲。它们是一种具有成本效益的解决方案,因为不必对外壳进行基本的更改,并且不需要额外的紧固件。

为了让您了解什么样的垫片适合您的应用,我们的专家将很乐意收到图纸(最好包括尺寸,所需数量,外壳材料和外壳材料刚度指示)。我们在各种屏蔽应用方面拥有丰富的经验,每天可以看到超过50种设计。我们的专家可以帮助您为任何应用选择正确类型的垫圈,并且他们的建议是免费的。

我们可以生产任何所需数量的垫片,无论是一个垫圈还是一千个,所有的垫圈都可以根据您的要求制造。

您可以通过传真(+31(0)78-614 9585)或通过电子邮件发送到[email protected]

电腐蚀

垫圈外侧的导电层必须与建筑材料处于相同的电流范围,以防止会导致结构内导电的电偶腐蚀。这将降低屏蔽性能。通常使用的标准:恶劣环境(盐雾/风化)不超过0.3伏,良性环境不得超过0.5伏(室内,无盐冷凝)。

该图表示哪种垫圈材料最适合给定的外壳材料
环境方案
指示哪种垫圈材料最适合任何给定的外壳材料
金属机架和外壳示例
当您想要EMI屏蔽铝外壳时,建议使用6800系列Amucor屏蔽垫圈
铝外壳:
当铝合金外壳必须被EMI屏蔽时,我们推荐使用6800系列的Amucor屏蔽垫圈
不锈钢外壳
不锈钢外壳:
当不锈钢外壳需要EMI屏蔽时,我们推荐使用6800系列Amucor屏蔽垫圈,或者在某些情况下推荐7400系列超软屏蔽
金属架:
对于金属机架的EMI屏蔽,我们推荐6800系列Amucor屏蔽垫圈或某些情况下, 7400系列超软屏蔽 。为了屏蔽通风口(通风口),我们推荐使用9500系列蜂窝通风面板 。为了屏蔽机柜中的玻璃,我们建议使用9000系列网片

为了获得与垫片的导电覆盖物相同的电流范围内的接触表面,可以应用背面具有导电自粘合剂的导电带 。如果外壳要被涂漆,则带可以设置有稍小的宽度的遮蔽胶带(油漆将沿其边缘覆盖导电带,这提高了粘合和耐腐蚀性)(图1)。

EMI屏蔽胶带和胶带
EMI屏蔽胶带和遮蔽胶带

避免电偶腐蚀的另一种方法是通过防止腐蚀性环境影响到达EMI屏蔽垫圈,例如通过将水封与EMI屏蔽结合在一起的垫圈(图2)。

7300系列EMC / IP垫圈,用于螺丝应用的水封EMI垫片,如面板,显示器和窗户 7300系列EMC / IP垫圈,用于螺丝应用的水封EMI垫片,如面板,显示屏和窗户
图2. 7300系列EMC / IP垫圈 ,用于螺纹应用如面板,显示器和窗户的水封EMI垫片

EMI屏蔽垫片的一些制造商使用在垫圈外侧含有碳的层以防止腐蚀。不幸的是,这些碳层垫片与许多常用的建筑材料电流不兼容,这将导致结构接触表面的腐蚀。另一方面,具有增强的Amucor®箔的导电层的EMI屏蔽垫圈与诸如镀锌钢和铝的材料兼容,并且因此防止电偶腐蚀。

EMI和频率

电磁干扰可通过辐射和/或传导传递。传导在低于30 MHz的频率下起着重要的作用。为了防止较低频率的不必要的影响,电缆和外壳必须用导磁材料进行屏蔽。频率越低,屏蔽越厚。

对于高频(HF屏蔽> 40 MHz),只有非常薄的高导电材料层就足够了。

使用垫圈避免间隙

频率越高,波长越短。这导致频率增加时可容许的间隙尺寸减小。换句话说:门,面板和其他部件需要电连接,在所有方面(无间隙)。最简单的方法是通过我们的高导电EMI屏蔽垫圈 。大多数这些垫圈是自粘的,易于安装。

避免间隙
图3.在处理较高频率时避免像这样的间隙

要选择适当的垫片,必须考虑几个方面:

  • 施工刚性
  • 固定之间的距离
  • 建筑材料使用
  • 施工是否必须经常开放和关闭 - 固定应用与铰链的应用

垫片的刚度取决于结构的刚性和固定件之间的距离。如果垫圈太硬,门,盖或面板将会偏转,这将导致间隙,而不是阻止它们(图3)。特别是对于门,已经开发了几种垫圈,其结合了非常大的压缩范围和低闭合力和高导电性。这些垫圈可以在大多数情况下使用,而不需要改变结构。下面的垫圈选择图可能有助于确定适当的垫片材料。

指示垫片选择图形
一般垫片选择图

屏蔽门和盖子

对于屏蔽门和盖子,使用正确弹性的垫圈很重要。当垫圈太刚性时,盖子或门可能变形,导致小的间隙,结果是外壳失去了从较高频率屏蔽的能力。门(和其他孔)与外壳的其余部分之间无瑕疵的接触对于保持更高频率的屏蔽完整性至关重要。

以下是使用EMI垫圈的结构的一些示例。每个结构都需要正确的EMI垫片类型。

木门垫片
对于带有导电盖板的木门,软垫片(例如7400系列超软屏蔽 )通常用于保持屏蔽完整性。
金属门垫圈
对于导电金属法拉第笼门,最常使用8700系列V形垫圈2000系列Be-Cu指条。
螺丝盖的垫圈螺丝盖的垫圈
7000系列标准屏蔽通常用于螺纹盖。
带切口的连续垫圈形成角度连续垫片角度连续垫片
当EMI垫片需要连续使用时,我们开发了我们的8000系列无限垫圈
该垫圈还可以提供水封( 7300 EMC / IP垫圈 )。
O型密封垫片
在需要相对较小和防水密封垫圈的地方,我们可以提供5750个导电橡胶O型材
说明性定制垫片说明性定制垫片说明性定制垫片说明性定制垫片
对于特殊应用,我们可以生产任何所需形状,尺寸和尺寸的定制垫片( 8800系列定制EMC / EMI垫片 )。

显示屏/窗户屏蔽

不仅需要屏蔽建筑部件之间的连接,还要显示和通风面板。显示器可以提供用于HF屏蔽(> 30 MHz,图4)的溅射透明导电涂层或用于高质量低频屏蔽的精细金属丝网(图5)。透明导电涂层在 (容易弯曲和粘在窗户上), 玻璃 (标准窗)或其他材料 (用于重型用途)上提供。对于其他窗口和显示器,包括网状窗口, 请点击此处 。如果您有现有的显示器/窗口,并且希望将其涂覆在溅射导电层上,请与我们联系,我们将检查可能性。

显示器的屏蔽必须与外壳的屏蔽接触以保证最佳的衰减。这可以通过具有导电自粘合剂的垫圈或金属带来完成。

EMI屏蔽窗口涂有导电层
图。 4.屏蔽显示屏,导电透明箔,金属带连接
带导电丝网的屏蔽窗
图。 5.屏蔽显示屏与非常精细的金属丝网,连接EMI屏蔽垫圈

屏蔽通风口

通风面板通常用铝蜂窝通风口屏蔽。这些具有优异的屏蔽性能,同时具有最小的气流损失。最好的屏蔽是用所谓的跨细胞蜂窝通风口实现的。这些通风口由两层或多层铝蜂窝组成,旋转90°(图6)。蜂窝通常配有刚性铝框架和2-5毫米的垫圈,以最佳地与施工接触。

蜂窝通风口
图。十六进制蜂窝通气孔

电缆屏蔽

为了防止通过电源和信号电缆的辐射,它们需要被屏蔽或过滤。可以通过用屏蔽管覆盖电缆或通过在其周围缠绕导电材料来提供屏蔽。现成的屏蔽电缆也可以。 屏蔽管由空心编织金属线组成,通过该屏蔽管可以拉出电缆或电缆束以便屏蔽它们。 包皮帽是一种针织金属线带,其缠绕在电缆或电缆束上。使用包装方法比使用屏蔽管更容易产生侧分支。有关所有电缆屏蔽解决方案的概述, 请点击此处

电缆屏蔽总是必须正确连接到外壳的屏蔽层;否则衰减将降低,甚至可能甚至不足。对于重型和军事应用,可以使用屏蔽电缆密封套和专门设计的电缆入口系统。我们开发了两种不同的电缆入口防护罩,一个由两个边缘的EMI垫片组成,一个位于槽的顶部和底部(4910- 电缆入口屏蔽 ),另一个包括一个接触板,该接触板安装在带有孔的槽的前面将电缆穿过( 4930 - 高性能电缆入口屏蔽 )。高性能接触板入口护罩可以气密和防水。板系统具有更高的性能,但随着边缘系统,以后更容易广播电缆。

请注意,没有屏蔽外壳的电缆也必须在屏蔽外壳外屏蔽,以防止它们像天线那样起作用。通过安装电源或信号线滤波器可以防止EMI屏蔽中的这种泄漏,或者如果您使用通向另一个屏蔽外壳的较短电缆,请使用绕线屏蔽或屏蔽管。

4910电缆入口4930  - 高性能电缆入口
图。入门屏蔽

连接器屏蔽

以上所说的电缆也适用于连接器。它们还必须进行屏蔽或过滤,并且必须与外壳进行导电接触。 连接垫片可以方便地提供这种连接。它们由1 mm厚的模切材料组成,可根据客户要求轻松生产,少量额外的加工成本(图8)。也提供标准尺寸。

连接垫片
图。 8.连接垫片

屏蔽电路板级

引起干扰的部件可以包装在由铜箔屏蔽箔制成的折叠屏蔽盒或外壳(图9),内部具有绝缘层或塑料螺柱,以避免短路(图9)。折叠屏蔽盒或外壳的替代方案是现成的外壳(参见1900系列EMI屏蔽外壳/外壳 )。

屏蔽箔的外壳1900系列房屋1900系列EMI屏蔽外壳
图。 9. 模切屏蔽箔1900系列EMI外壳

通过将垂直放置的金属条(例如Mu-copper或Mu-ferro)焊接到PCB上以创建隔间也可以实现屏蔽PCB和屏蔽单个部件。通过添加柔性模切屏蔽箔的盖子或通过将软导电泡沫板压在条上(图10/11)来封闭这些隔室。此选项允许仅使用单个遮盖屏蔽多个隔间。

1600固定PCB屏蔽关闭围栏的方法
图。 10/11。电路板上的EMI屏蔽围栏,可以用导电泡沫盖封闭

如果辐射源或EMI敏感元件是已知的,则可以应用特定部件的屏蔽。屏蔽源最好的方法是用专门开发的1500系列PCB屏蔽系统屏蔽PCB上的干扰部分或敏感部分。

PCB屏蔽PCB屏蔽
图。 12.使用我们的1500系列PCB屏蔽罐在PCB层面进行屏蔽 - 只需将我们的屏蔽罩放置在敏感芯片上。

屏蔽一个完整的空间/房间

对于一些应用,希望通过用诸如Mu-copper箔的金属箔覆盖墙来屏蔽整个房间,例如在医疗和军事应用中以及用于执行非常敏感的测量的房间。该技术甚至可以应用于法医学,例如,如果某个设备在被检查时需要完全阻止与外界通信。

Mu-Copper法拉第笼可以制成适合任何类型/形状/尺寸的房间
Mu-Copper法拉第笼可以制成适合任何类型/形状/尺寸的房间。

IP评级

对于许多应用,需要IP等级。不过,问题i:哪个IP评级?为了帮助您找到所需结果所需的IP等级,我们将所有IP等级放在一个明确的表格中。 转到IP分级表

提高时钟速度

电磁干扰(EMI)在当今PC和工作站中由于更高的时钟速度而日益普遍。
这迫使监管机构限制PC和任何可能使用时钟和产生排放的电子仪器产生的电磁辐射。

电磁干扰分析

几乎任何具有尖锐边缘的电子转换(如时钟,数据,地址和控制)都会产生电磁辐射。随着性能要求的提高,时钟速度也提高了。过渡边缘,或以工程术语,转换速率变得越来越快,因为变得越来越难以满足建立和保持时间。

时钟不再仅馈送到电路板上的一个或两个设备。相反,它们正在分布在整个电路板上。此外,增加的存储器要求和时钟线上的其他负载已经显着地促成了电磁辐射。

屏蔽是用于降低EMI的最普遍的方法。

 

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