电子产品电磁兼容和安规设计第5章PPT课件
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
电磁屏蔽的机理是电磁感应现象。在 外界交变电磁场作用下，通过电磁感应屏 蔽壳体内产生感应电流，而这感应电流在 屏蔽空间又产生了与外界电磁场方向相反 的电磁场，从而抵消了外界电磁场对屏蔽 体内电路的影响，产生了屏蔽效果。
5.2 屏蔽效能
电场强度与磁场强度之比称为波阻抗。 对于任何已知电磁波，波阻抗是一个十分 关键的参数，因为它决定了耦合效率，也 决定了导体的屏蔽效能。
电磁辐射防护涂料包括：屏蔽涂料、 吸波涂料和屏蔽吸收型涂料。
屏蔽涂料
屏蔽涂料又称为导电涂料，根据其组成和导电机理 又可分为两大类：结构型导电涂料和掺杂型导电涂 料。 掺杂型导电涂料可大致分为三类：金属系和碳素系 及二者的结合系即复合系，
• 金属系导电涂料主要是以银、铜、镍等为填料的 涂料。
• 碳素系主要指以高导电性和高结构性碳黑做填料 的导电涂料，
• 复合系主要是以贵金属对金属粉末、非金属及金 属氧化物等粉末进行包裹后做填料的涂料。
吸波涂料
➢ 吸波涂料是能够吸收投射到它表面的电磁 波能量、并通过材料的损耗转变成热能的 一类材料。电磁波吸收材料的研究最早开 始于军事信息安全技术。
➢ 目前国内外正在研制和已经实用化的吸波 材料和吸波体主要有以下几种：
• 铁氧体系列吸波材料(镍锌铁氧体、锰锌铁 氧体、钡铁氧体等)。
• 微粉吸波材料。
• 多晶铁磁性金属纤维。
• 希克夫盐基视黄脂。
• 电介质陶瓷吸波材料。
• 导电高分子材料
• 手性吸波材料
实际应用中一般较少采用单一的材料做吸 收体，并很少直接使用，而是采用电磁波 吸收体的形式。
➢ 电磁波吸收体是为了取得最佳电磁波吸收 效果而结构化的电磁波吸收材料，它可以 以商品的形式出现。目前已获得实用化的 吸收体结构有：
• 单层结构：表现为复合材料的单涂层和单 层吸收体。
• 多层结构：由透波层、阻抗匹配层、吸收 层以及反射背衬等组成。设计中经常要用 到入射波与反射波相互抵消技术，此时虽 然会出现相应的吸收峰但其吸收带宽受到 影响。
➢ 从理论上来讲EMC技术对电磁波吸收材料的 基本要求有两点：
(1)无反射(即完全吸收)；
金属屏蔽体的反射损耗不仅与材料本身的特 性(电导率、磁导率)有关，而且与金属屏蔽体 所在的位置有关，还与场源特性有关。
5.5 电磁屏蔽材料
覆膜类电磁屏蔽材料与工艺
在机箱内外壁上覆盖一种或多种具有导 电导磁的电磁波屏蔽膜，是对设备进行屏 蔽的一个非常重要的方法。其主要手段有： 涂覆导电导磁涂料、金属溅射、真空镀铝、 电镀、化学镀以及粘贴金属箔或复合箔等。
负电。如果用金属屏蔽体将导体A包围起来，此时
在屏蔽体的内侧就感应出与导体A等量的负电荷，
在外侧出现等量的正电荷，电力线继续到达导体B，
而且使感应电场更为复杂；如若将金属屏蔽体接
地，使屏蔽体的外侧电场消失，导体B就不会受到
感应干扰。这就是静电屏蔽的原理。
静电屏蔽应具有两个基本要点，即完善的 屏蔽体和良Fra Baidu bibliotek的接地。
n 电场屏蔽又分为静电屏蔽和交变电场屏蔽
n 磁场屏蔽又分为低频磁场屏蔽和高频磁场 屏蔽
5.3.1 电场屏蔽
1.静电场屏蔽
静电干扰分为静电场感应产生的干扰和静磁 场耦合产生的干扰。它们都可以用屏蔽方法来抑 制。
静电场主动屏蔽
设在带正电荷的导体A附近有导体B，则导体
B靠近导体A时，A的一侧将会由于静电感应而带
(2)吸收频带尽可能的宽。
化学镀
化学镀的程序不应与常规的电镀混淆，电 镀需要用直流电流使金属镀覆。化学镀或 自动催化镀是化学镀覆均匀的固态金属涂 层，它将减小零件表面的微电池反应。
火焰喷涂
➢ 金属电弧喷涂，通常用来镀锌，它比导电 漆和箔屏蔽更有效。
➢ 金属电弧喷涂工艺为：在两条金属导线之 间产生电弧，将金属汽化，利用空气吹在 塑料基体上。当熔融金属的粒子撞击塑料 表面时，这些粒子因温度较高而将塑料表 面的塑料融化，金属离子流也被塑料表面 展平并被嵌入，冷却后，形成连续的金属 薄膜。
π
对电磁波产生衰减的作用就是电磁屏 蔽，电磁屏蔽作用的大小用屏蔽效能度量：
SE = 20lg(E1/E2)dB或 SE = 20lg(H 1/H2)dB
其中E1为屏蔽前的场强 ，E2为屏蔽后 的场强，Ｈ1为屏蔽前的磁场强度，Ｈ2为屏 蔽后的磁场强度。
5.3 电磁屏蔽的类型
电磁屏蔽一般分为：电场屏蔽、磁场 屏蔽、电磁屏蔽。
静电场主动屏蔽
2.交变电场屏蔽
5.3.2磁场屏蔽 1.低频磁场屏蔽
磁场主动屏蔽和磁场被动屏蔽
2.高频磁场屏蔽
5.3.3电磁屏蔽
5.4屏蔽效能的计算
5.4.1 金属平板屏蔽效能的计算
屏蔽效能包括吸收损耗A、反射损耗R与多次反射 损耗B三部分组成。
下图是最常见的3种屏蔽体在厚度为1毫米时的吸收 损耗随频率变化的曲线。由曲线可以看出，金属屏 蔽体的吸收损耗与材料本身的特性密切相关。
第5章 屏蔽技术
5.1 电磁屏蔽原理
为了保证电设备的正常工作，需要对电 磁波辐射进行控制，在通常采取的技术中， 比较有效的技术均是基于以下3项技术的： n 一是优化电路设计技术；
n 二是配线分离技术(该技术包括线路板设计的 相关技术)；
n 三是屏蔽技术。
电磁屏蔽就是以金属隔离的原理来控 制电磁干扰由一个区域向另一个区域感应 和辐射传播的方法。
胶箔和胶带
在机壳的实际应用时，有时需要改变机壳的等效形 状，此时可采用背胶金属箔来实现屏蔽。背胶金属 箔主要用于塑料的表面。然而，此项技术存在两个 固有的问题： (1)生产时，必须手工在基体易损的表面上安放箔 片； (2)由于两基体连接时，两基体的材质和过度区的形 状很少能够完全吻合，特别是在覆盖复杂的圆角 时，这一问题尤其突出。
填料、粘合剂和导电润滑脂
影响选择填充物材料的3个因素是：①成本；②要求 导电填充物所占百分数：高百分数填充物不仅增加 设备的磨损，还影响模压件的表面光洁度和物理性 能；③纤维将按照处理时的熔液流动方向排列，而 使角形和截面变化区域的屏蔽不均匀性增加，同时 还会不定期地引起机械强度的损失。不同材料被用 作塑料中的导电填充物，包括铝粉和纤维、石墨、 不锈钢、镍粉和涂银玻璃珠。
5.2 屏蔽效能
电场强度与磁场强度之比称为波阻抗。 对于任何已知电磁波，波阻抗是一个十分 关键的参数，因为它决定了耦合效率，也 决定了导体的屏蔽效能。
电磁辐射防护涂料包括：屏蔽涂料、 吸波涂料和屏蔽吸收型涂料。
屏蔽涂料
屏蔽涂料又称为导电涂料，根据其组成和导电机理 又可分为两大类：结构型导电涂料和掺杂型导电涂 料。 掺杂型导电涂料可大致分为三类：金属系和碳素系 及二者的结合系即复合系，
• 金属系导电涂料主要是以银、铜、镍等为填料的 涂料。
• 碳素系主要指以高导电性和高结构性碳黑做填料 的导电涂料，
• 复合系主要是以贵金属对金属粉末、非金属及金 属氧化物等粉末进行包裹后做填料的涂料。
吸波涂料
➢ 吸波涂料是能够吸收投射到它表面的电磁 波能量、并通过材料的损耗转变成热能的 一类材料。电磁波吸收材料的研究最早开 始于军事信息安全技术。
➢ 目前国内外正在研制和已经实用化的吸波 材料和吸波体主要有以下几种：
• 铁氧体系列吸波材料(镍锌铁氧体、锰锌铁 氧体、钡铁氧体等)。
• 微粉吸波材料。
• 多晶铁磁性金属纤维。
• 希克夫盐基视黄脂。
• 电介质陶瓷吸波材料。
• 导电高分子材料
• 手性吸波材料
实际应用中一般较少采用单一的材料做吸 收体，并很少直接使用，而是采用电磁波 吸收体的形式。
➢ 电磁波吸收体是为了取得最佳电磁波吸收 效果而结构化的电磁波吸收材料，它可以 以商品的形式出现。目前已获得实用化的 吸收体结构有：
• 单层结构：表现为复合材料的单涂层和单 层吸收体。
• 多层结构：由透波层、阻抗匹配层、吸收 层以及反射背衬等组成。设计中经常要用 到入射波与反射波相互抵消技术，此时虽 然会出现相应的吸收峰但其吸收带宽受到 影响。
➢ 从理论上来讲EMC技术对电磁波吸收材料的 基本要求有两点：
(1)无反射(即完全吸收)；
金属屏蔽体的反射损耗不仅与材料本身的特 性(电导率、磁导率)有关，而且与金属屏蔽体 所在的位置有关，还与场源特性有关。
5.5 电磁屏蔽材料
覆膜类电磁屏蔽材料与工艺
在机箱内外壁上覆盖一种或多种具有导 电导磁的电磁波屏蔽膜，是对设备进行屏 蔽的一个非常重要的方法。其主要手段有： 涂覆导电导磁涂料、金属溅射、真空镀铝、 电镀、化学镀以及粘贴金属箔或复合箔等。
负电。如果用金属屏蔽体将导体A包围起来，此时
在屏蔽体的内侧就感应出与导体A等量的负电荷，
在外侧出现等量的正电荷，电力线继续到达导体B，
而且使感应电场更为复杂；如若将金属屏蔽体接
地，使屏蔽体的外侧电场消失，导体B就不会受到
感应干扰。这就是静电屏蔽的原理。
静电屏蔽应具有两个基本要点，即完善的 屏蔽体和良Fra Baidu bibliotek的接地。
n 电场屏蔽又分为静电屏蔽和交变电场屏蔽
n 磁场屏蔽又分为低频磁场屏蔽和高频磁场 屏蔽
5.3.1 电场屏蔽
1.静电场屏蔽
静电干扰分为静电场感应产生的干扰和静磁 场耦合产生的干扰。它们都可以用屏蔽方法来抑 制。
静电场主动屏蔽
设在带正电荷的导体A附近有导体B，则导体
B靠近导体A时，A的一侧将会由于静电感应而带
(2)吸收频带尽可能的宽。
化学镀
化学镀的程序不应与常规的电镀混淆，电 镀需要用直流电流使金属镀覆。化学镀或 自动催化镀是化学镀覆均匀的固态金属涂 层，它将减小零件表面的微电池反应。
火焰喷涂
➢ 金属电弧喷涂，通常用来镀锌，它比导电 漆和箔屏蔽更有效。
➢ 金属电弧喷涂工艺为：在两条金属导线之 间产生电弧，将金属汽化，利用空气吹在 塑料基体上。当熔融金属的粒子撞击塑料 表面时，这些粒子因温度较高而将塑料表 面的塑料融化，金属离子流也被塑料表面 展平并被嵌入，冷却后，形成连续的金属 薄膜。
π
对电磁波产生衰减的作用就是电磁屏 蔽，电磁屏蔽作用的大小用屏蔽效能度量：
SE = 20lg(E1/E2)dB或 SE = 20lg(H 1/H2)dB
其中E1为屏蔽前的场强 ，E2为屏蔽后 的场强，Ｈ1为屏蔽前的磁场强度，Ｈ2为屏 蔽后的磁场强度。
5.3 电磁屏蔽的类型
电磁屏蔽一般分为：电场屏蔽、磁场 屏蔽、电磁屏蔽。
静电场主动屏蔽
2.交变电场屏蔽
5.3.2磁场屏蔽 1.低频磁场屏蔽
磁场主动屏蔽和磁场被动屏蔽
2.高频磁场屏蔽
5.3.3电磁屏蔽
5.4屏蔽效能的计算
5.4.1 金属平板屏蔽效能的计算
屏蔽效能包括吸收损耗A、反射损耗R与多次反射 损耗B三部分组成。
下图是最常见的3种屏蔽体在厚度为1毫米时的吸收 损耗随频率变化的曲线。由曲线可以看出，金属屏 蔽体的吸收损耗与材料本身的特性密切相关。
第5章 屏蔽技术
5.1 电磁屏蔽原理
为了保证电设备的正常工作，需要对电 磁波辐射进行控制，在通常采取的技术中， 比较有效的技术均是基于以下3项技术的： n 一是优化电路设计技术；
n 二是配线分离技术(该技术包括线路板设计的 相关技术)；
n 三是屏蔽技术。
电磁屏蔽就是以金属隔离的原理来控 制电磁干扰由一个区域向另一个区域感应 和辐射传播的方法。
胶箔和胶带
在机壳的实际应用时，有时需要改变机壳的等效形 状，此时可采用背胶金属箔来实现屏蔽。背胶金属 箔主要用于塑料的表面。然而，此项技术存在两个 固有的问题： (1)生产时，必须手工在基体易损的表面上安放箔 片； (2)由于两基体连接时，两基体的材质和过度区的形 状很少能够完全吻合，特别是在覆盖复杂的圆角 时，这一问题尤其突出。
填料、粘合剂和导电润滑脂
影响选择填充物材料的3个因素是：①成本；②要求 导电填充物所占百分数：高百分数填充物不仅增加 设备的磨损，还影响模压件的表面光洁度和物理性 能；③纤维将按照处理时的熔液流动方向排列，而 使角形和截面变化区域的屏蔽不均匀性增加，同时 还会不定期地引起机械强度的损失。不同材料被用 作塑料中的导电填充物，包括铝粉和纤维、石墨、 不锈钢、镍粉和涂银玻璃珠。