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1、.機柜通風孔的電磁屏蔽設計1、EMC定義各權威機構或專家對電磁兼容都有自己的見解,互相略有不同。通俗的說電磁兼容(EMC)是設備或分系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對該環(huán)境中的任何事物構成不能承受的電磁騷擾的能力。解決電磁兼容應該站在系統(tǒng)的角度,全面地看待問題。電磁兼容涉及電路設計、PCB布線、電纜設計、系統(tǒng)布局、結構設計等多方面問題,甚至與軟件設計都有關系。2、解決EMC問題的手段當設備中“電磁干擾源—耦合路徑—敏感部件”三要素同時存在時,才會出現(xiàn)EMI問題。EMC設計就是針對三要素中的一個或幾個,采取某些技術措施
2、,限制或消除其影響,從而得到兼容性好、成本和重量可接受的設計。從理論上講,單板是所有EMI問題的源頭,即“電磁干擾源”,是EMC設計的重中之重。應該花費90%的精力放在單板設計上面。結構和電纜屏蔽設計是解決“耦合路徑”的有效辦法,也是解決RE(目前最棘手的問題)的有效手段,但是一般不要提出太高的要求。由于結構屏蔽的工藝穩(wěn)定性差、加工安裝影響十分大,其一致性差,設計時應該留較大的安全余量。結構的屏蔽是以成本為代價的,要求越高,成本會急劇增加。結構屏蔽是實現(xiàn)產(chǎn)品電磁兼容的重要手段,完整的結構屏蔽體要達到90dB的屏蔽效能
3、是毫不困難的。屏蔽體由于散熱、部件安裝、縫隙等問題降低了屏蔽效能。開孔時必須考慮到屏蔽輻射干擾的因素。電纜設計主要是線纜布局以及是否采用屏蔽電纜。單板的EMC設計、電纜設計這里不予討論,主要論述結構的屏蔽問題。3、結構對EMC的影響結構設計與產(chǎn)品EMC指標相關的主要有:輻射發(fā)射(RE),輻射敏感度(RS)——屏蔽、接地工頻磁場敏感度(MS)——磁屏蔽靜電放電(ESD)——接地...傳導發(fā)射(CE),傳導敏感度(CS)——濾波器的接地結構設計影響最大的指標是輻射發(fā)射(RE),靜電放電(ESD),一般不考慮快速瞬態(tài)脈沖串
4、(EFT)、浪涌(SURGE)、電壓跌落與中斷(DIPS)三個指標。4、結構屏蔽的基礎理論按欲屏蔽的電磁場性質分類,通常分為三大類:電場屏蔽、磁場屏蔽及電磁場屏蔽。電場屏蔽的基本原理是利用金屬屏蔽體的電場屏蔽作用,其必須滿足完善的屏蔽和良好接地兩個條件才能完成電場屏蔽。磁場屏蔽的基本原理是利用高磁導率金屬屏蔽體進行磁場屏蔽。電磁場屏蔽的原理主要是基于電磁波穿過金屬屏蔽體產(chǎn)生波反射和波吸收的機理。反射主要取決于波阻抗與金屬的阻抗之比。比值越大,反射越大。因此:對于高阻場(電場)主要是反射,低阻場(磁場)幾乎沒有反射。這
5、就是低頻磁場屏蔽十分困難的原因。在高頻段,為平面波,其波阻抗固定為377歐姆。電磁波在金屬材料中傳輸會發(fā)身衰減,衰減程度取決于材料的導磁率、導電率。對于電場,導電率高的材料衰減大;對于磁場,導磁率高的材料衰減大。顯然,材料越厚,衰減程度大,屏蔽效果好。5、縫隙與開孔對電磁屏蔽的影響5.1縫隙對屏蔽的影響當屏蔽體存在縫隙時,對反射和衰減的影響較大。反射:當縫隙最大尺寸大于λ/4時,幾乎沒有屏蔽效果;小于λ/20時有基本的屏蔽效果,小于λ/100時有理想的屏蔽效果。當縫隙的深度較大時,由于多次反射的累計效果,可以大大提高
6、縫隙的屏蔽效果,這就是波導通風板的原理。衰減:縫隙對電磁波衰減的影響見下圖所示,可見由于縫隙的存在減弱了衰減作用。...?圖1如圖2所示,設在金屬屏蔽體中有一無限長縫隙,其間隙為g,屏蔽體厚度為t,入射電磁波的磁場強度為H0,泄漏到屏蔽體中的磁場強度為Hp,當趨膚深度§>0.3g,有Hp=H0-?t/g公式表明:t越大,g越小,泄漏越小。當縫隙的直線尺寸接近波長時,屏蔽體本身可能成為輻射體圖2...單個縫隙的屏效近似計算(平面波)SE=20lg(1+N)2/4N+27.3t/g式中:N=j6.69fgX10-5f:頻
7、率(MHz)g:縫隙的長度(cm)t:縫隙深度(cm)實際應用中困難在于縫隙的長度g如何取值,應該根據(jù)緊固點的距離、零件的剛性以及結合面的表面特性決定最終取值。從經(jīng)濟性和可操作性的角度考慮,緊固點距離取以下經(jīng)驗值:對于型材、壓鑄件之間的配合,取150-200,甚至更大;對于鈑金件之間,特別是單層板直接連接,例如右圖,取20-50。具體取值還需考慮縫隙的深度以及基材的剛性和表面狀態(tài)等因素。例如,當折彎次數(shù)多時,由于零件的剛性好,可以取大值;如果僅僅是單層鋼板(或鋁板)直接壓緊,由于剛性差,應該取小值。舉例:兩個1.5m
8、m鋼板,折彎10mm,螺釘間距25mm,屏效大約為1GHz:35dB。從工程實際的角度看片面要求緊固點多是不實際的,再者一般要求縫隙的最大尺寸為mm級,單單要求緊固點多也是沒有意義。為了提高縫隙的屏效,可采取的措施有:提高零件的剛性、表面精度等增加縫隙的深度在縫隙中安裝屏蔽材料5.2開孔對屏蔽的影響由于散熱、安裝按鈕、開關等原因,需要在屏蔽體上