屏蔽 接地 滤波
开关电源中常用的几种抑制电磁干扰的措施
开关电源中常用的几种抑制电磁干扰的措施形成电磁干扰的三要素是干扰源、传播途径和受扰设备。
因而,抑制电磁干扰也应该从这三方面着手。
首先应该抑制干扰源,直接消除干扰原因;其次是消除干扰源和受扰设备之间的耦合和辐射,切断电磁干扰的传播途径(见图2);第三是提高受扰设备的抗扰能力,减低其对噪声的敏感度。
目前抑制干扰的几种措施基本上都是用切断电磁干扰源和受扰设备之间的耦合通道,它们确是行之有效的办法。
常用的方法是屏蔽、接地和滤波。
图1 共模干扰采用屏蔽技术可以有效地抑制开关电源的电磁辐射干扰。
例如,功率开关管和输出二极管通常有较大的功率损耗,为了散热往往需要安装散热器或直接安装在电源底板上。
器件安装时需要导热性能好的绝缘片进行绝缘,这就使器件与底板和散热器之间产生了分布电容,开关电源的底板是交流电源的地线,因而通过器件与底板之间的分布电容将电磁干扰耦合到交流输入端产生共模干扰,解决这个问题的办法是采用两层绝缘片之间夹一层屏蔽片,并把屏蔽片接到直流地上,割断了射频干扰向输入电网传播的途径。
为了抑制开关电源产生的辐射,电磁干扰对其他电子设备的影响,可完全按照对磁场屏蔽的方法来加工屏蔽罩,然后将整个屏蔽罩与系统的机壳和地连接为一体,就能对电磁场进行有效的屏蔽。
电源某些部分与大地相连可以起到抑制干扰的作用。
例如,静电屏蔽层接地可以抑制变化电场的干扰;电磁屏蔽用的导体原则上可以不接地,但不接地的屏蔽导体时常增强静电耦合而产生所谓“负静电屏蔽”效应,所以仍以接地为好,这样使电磁屏蔽能同时发挥静电屏蔽的作用。
电路的公共参考点与大地相连,可为信号回路提供稳定的参考电位。
因此,系统中的安全保护地线、屏蔽接地线和公共参考地线各自形成接地母线后,最终都与大地相连.在电路系统设计中应遵循“一点接地”的原则,如果形成多点接地,会出现闭合的接地环路,当磁力线穿过该回路时将产生磁感应噪声,实际上很难实现“一点接地”。
因此,为降低接地阻抗,消除分布电容的影响而采取平面式或多点接地,利用一个导电平面(底板或多层印制板电路的导电平面层等)作为参考地,需要接地的各部分就近接到该参考地上。
屏蔽层接地原理
屏蔽层接地原理
屏蔽层接地是在电子设备中用来抑制电磁干扰的一种方法。
它的原理是通过将设备的屏蔽层与地连接,将电磁波从屏蔽层上导出,从而防止其干扰设备内部的电子元件。
屏蔽层接地的原理基于电磁场的运动规律。
当设备工作时,电磁场会产生磁场和电场,这些电磁场会在设备的屏蔽层上引起感应电流。
如果不对屏蔽层进行接地处理,这些感应电流会在屏蔽层上积累,导致电磁场的反射与辐射,从而干扰设备的正常工作。
通过将屏蔽层与地连接,可以使感应电流通过接地路径消散,从而有效抑制电磁波的干扰。
这是因为地是一个巨大的电荷库,可以吸收并耗散感应电流。
通过将屏蔽层的电磁波引入地,可以防止其对设备内部电子元件的正常工作产生影响。
为了确保屏蔽层接地的效果,需要保证接地路径的良好连接。
这包括使用良好的接地线,确保接地线的质量和连接可靠性。
此外,还需要确保整个系统的接地设计符合相关标准和规范,以达到最佳的屏蔽效果。
总之,屏蔽层接地是一种重要的抑制电磁干扰的方法,通过将屏蔽层与地连接,可以有效地抑制电磁波的干扰,保证设备内部的正常工作。
抗干扰的措施主要包括屏蔽、隔离、滤波、接地和软件
数控车床如何抗干扰数控车床作为cnc机床自然也会像其他的电子仪器仪表一样受到众多的干扰,所以面对有可能发生的干扰我们必须有应对的措施,抗干扰的措施主要包括屏蔽、隔离、滤波、接地和软件处理等。
①屏蔽技术:屏蔽是目前采用最多也是最有效的一种方式。
屏蔽技术切断辐射电磁噪声的传输途径通,常用金属材料或磁性材料把所需屏蔽的区域包围起来,使屏蔽体内外的场相互隔离,切断电磁辐射信号,以保护被屏蔽体免受干扰,屏蔽分为电场屏蔽、磁场屏蔽及电磁屏蔽。
在实际工程应用时,对于电场干扰时,系统中的强电设备金属外壳(伺服驱动器、变频器、驱动器、开关电源、电机等)可靠接地实现主动屏蔽;敏感设备如智能纠错装置等外壳应可靠接地,实现被动屏蔽;强电设备与敏感设备之间距离尽可能远;高电压大电流动力线与信号线应分开走线,选用带屏蔽层的电缆,对于磁场干扰,选用高导磁率的材料,如玻莫合金等,并适当增加屏蔽体的壁厚;用双绞线和屏蔽线,让信号线与接地线或载流回线扭绞在一起,以便使信号与接地或载流回线之间的距离最近;增大线间的距离,使得干扰源与受感应的线路之间的互感尽可能地小;敏感设备应远离干扰源强电设备变压器等。
②隔离技术:隔离就是用隔离元器件将干扰源隔离,以防干扰窜入设备,保证电火花机床的正常运行。
常见的隔离方法有光电隔离、变压器隔离和继电器隔离等方法。
(1)光电隔离:光电隔离能有效地抑制系统噪声,消除接地回路的干扰。
在智能纠错系统的输入和输出端,用光耦作接口,对信号及噪声进行隔离;在电机驱动控制电路中,用光耦来把控制电路和马达高压电路隔离开。
(2)变压器隔离是一种用得相当广泛的电源线抗干扰元件,它最基本的作用是实现电路与电路之间的电气隔离,从而解决地线环路电流带来的设备与设备之间的干扰,同时隔离变压器对于抗共模干扰也有一定作用。
隔离变压器对瞬变脉冲串和雷击浪涌干扰能起到很好的抑制作用,对于交流信号的传输,一般使用变压器隔离干扰信号的办法。
屏蔽接地概述
屏蔽接地概述
屏蔽接地是为了防止电磁干扰,在屏蔽体与地或干扰源的金属机壳之间所做的良好电气连接。
通信设备
无线电通信设备一般都装在封闭的金属机壳内,以防止外屏蔽接地来的干扰。
屏蔽是抑制无线电干扰的有效措施。
任何外来干扰
所产生的电磁波,其电力线将垂直终止于封闭机壳的外表面上,而不能穿进机壳内部。
这种屏蔽将使屏蔽体内的无线电通信设备或导体不受干扰源的影响,同时也可以防止无线电干扰源影晌屏蔽体外的无线电通信设备或带电体。
此时,屏蔽体需要与地或干扰源的机壳之间有良好的电气连接。
《钢质海船人级规范》对屏蔽接地的主要要求是:
(1)露天甲板和非金属上层建筑内的电缆,应敷设在金属管内或采用屏蔽电缆。
(2)凡航行设备的电缆和进入无线电室的所有电缆均应连续屏蔽。
与无线电室无关的电缆不应经过无线电室。
若必须经过时,应将电缆敷设在金属管道内,该管道进、出无线电室均应可靠接地。
(3)无线电室内的电气设备应有屏蔽措施无线电分电箱的电源电缆,应在进入无线电室处,设置防干扰的滤波器。
无线电分电箱无线电助航仪器以及分电箱的汇流排上,应设置抑制无线电干扰的电容器。
(4)内燃机(包括安装在救生艇上的内燃机)的点火系统和启动装置应连续屏蔽。
点火系统电缆可采用高阻尼点火线。
(5)所有电气设备、滤波器的金属外壳、电缆的金属屏蔽护套及敷设电缆的金属管道,均应可靠接地。
电子设备怎样抗干扰的原理
电子设备怎样抗干扰的原理电子设备在工作过程中会遭受各种干扰,这些干扰可能来自于其他电子设备、外界电磁场、无线电波等等。
为了确保电子设备的正常运行,保持信号的准确传输和数据的正确处理,电子设备需要采取各种措施来抗干扰。
电子设备抗干扰的原理主要包括以下几个方面:1. 地线和屏蔽:地线和屏蔽是电子设备抗干扰的首要手段。
地线可以将设备的电磁噪声引导到地面,从而减少对信号的干扰。
而屏蔽则是在电子设备外壳上加上金属或导电材料,形成一个闭合的屏蔽结构,有效地隔绝外界电磁干扰。
2. 滤波器:滤波器是电子设备抗干扰的重要组成部分。
它能够滤除掉电源线上的高频噪声,使得电压波动较小,从而保证电子设备的正常运行。
常见的滤波器包括电源滤波器、信号滤波器等。
3. 隔离器:隔离器是将电子设备与外界分开的装置。
它可以通过隔离传输媒介、光电耦合等技术,防止外界的电磁波通过传输媒介进入设备内部,造成信号干扰。
4. 接地:良好的接地是保证电子设备抗干扰的基础。
接地可以将设备上的电磁波引到地面,避免它们对其他设备造成干扰。
同时,接地还可以形成一个电磁屏蔽环境,减少电磁辐射的影响。
5. 屏蔽和驱动能力:电子设备的输入和输出信号线往往容易受到干扰。
设备可以通过加上屏蔽层来减少外界干扰,同时增强驱动能力,保证信号的传输和处理准确性。
6. 抗干扰设计:在电子设备设计的过程中,还需要考虑抗干扰的因素。
例如,对电源线进行布线时,要避免与信号线相交,以减少电源线对信号的干扰;在电路板布局中,要合理安排元器件的位置,减少互相干扰的可能性。
7. 屏蔽技术:电子设备可以利用屏蔽技术来减少干扰的影响。
屏蔽技术可以包括电磁屏蔽、电磁波吸收、电磁波隔离等方式,有效地防止外界电磁辐射对设备的干扰。
总之,电子设备抗干扰的原理主要是通过地线和屏蔽、滤波器、隔离器、接地、屏蔽和驱动能力、抗干扰设计等手段,减少外界电磁干扰对设备的影响,保证设备的正常运行。
同时,合理的屏蔽技术也可以应用于电子设备的设计和制造中,提高设备的抗干扰性能。
抗干扰技术之屏蔽滤波与保护
远场电磁屏蔽应采用高导电率金属并良好接地。
实践表明,低频磁场是在线监测中最难屏蔽的,主要因为,
低频 —— 吸收损耗 A 小 磁场 —— 反射损耗 R 小 屏蔽低频磁场主要采用高导磁率材料,以提高吸收损 耗。但应注意以下问题。 1. 材料手册上通常给出的是直流下的磁导率。但一般直流 时磁导率越高,随频率的升高,下降的也越快。 2. 高导磁率材料在经过加工或受到冲击时,导磁率会明显 下降。 3. 高导磁率材料会在强磁场中饱和,丧失屏蔽效能。
j sin0.23A)
式中,Z为空气波阻抗;Zs为金属波阻抗()
Zs
6.39 107
fr r
1 ( )
2f 0 r
( )
近场电场
Z = 2f0r ( ) 近场磁场
377 ( ) 远场
(dB)
B为负值,将削弱屏蔽效能,当A > 10 dB时,该修正因 子可以忽略。
常用金属屏蔽材料的r 和 r(铜r=1, r=1)
因此恰当地设计、选择和正确地使用滤波器,对 抑制传导干扰是非常重要的。
§ 6.2.1 滤波器的构造
在抗干扰设计中,滤波器通常是指低通滤波器,如 电源滤波器和信号线滤波器等.
滤波器的有效性取决于与滤波器连接的网络阻抗。
滤波器构造与阻抗的关系
基本构造原则
简单的电感滤波在低阻抗电路中,效果理想,衰减超 过40dB,但在高阻抗电路中就效果很差。
单电容滤波在高阻抗电路中效果很好,但对低阻电路 效果很差。
多元件构成的滤波器,应使电容器面对高阻抗,电感 器面对低阻抗。
但应强调的是滤波器元件与其他电路元件一样,也 是非理想的。电感线圈上存在寄生电容,而电容引线上 存在寄生电感。
高频保护的基本原理
高频保护的基本原理高频保护是指保护设备在高频干扰(EMI)下不受影响,保证设备正常运行的手段。
现代电子设备中,由于高频信号越来越多,高频保护显得尤为重要。
下面将详细介绍高频保护的基本原理。
首先,高频保护的基本原理是通过减少高频信号的干扰,保证设备正常工作。
高频信号干扰可以分为两种:一种是通过导线(电磁耦合)传递的干扰,另一种是通过空气中的辐射(电磁辐射)传递的干扰。
这两种干扰方式通常混合在一起,对电子设备的影响非常大。
为了有效地减少高频信号干扰,需要采取一系列的措施来进行保护。
下面将介绍一些常见的高频保护措施。
第一种措施是屏蔽。
屏蔽是指利用屏蔽材料将电子设备与干扰信号隔离开来,以减少干扰的传播。
屏蔽材料通常是金属或金属合金,如铜、铝等。
屏蔽的设计要考虑到高频信号的特性,包括频率范围、电磁波阻抗等,以保证有效屏蔽高频信号的干扰。
第二种措施是滤波。
滤波是指利用滤波器将高频干扰信号过滤掉,以减少对电子设备的影响。
滤波器通常是由电容和电感组成的,其作用是形成一个低通滤波器,可以阻止高频信号的传播。
滤波器的设计要考虑到滤波器的带宽、通带损耗等因素,以保证有效过滤高频信号的干扰。
第三种措施是接地。
接地是指将电子设备与地之间建立低阻抗接触,以便将高频干扰信号排放到地面上。
地面作为高频信号的无源吸收体,可以有效消除高频信号的辐射。
同时,良好的接地还可以降低电子设备的噪声干预(EMI)。
第四种措施是屏蔽环。
屏蔽环是一种通过引导电流形成电磁屏蔽的方式。
屏蔽环通常是由一个金属环组成,将电源线或信号线从中穿过,使其形成一个环路。
通过这种方式,可以有效地消除高频干扰信号。
第五种措施是布线。
布线是指布置电子设备内部和外部线路时,应避免线路交叉、并列和平行排列,以减少干扰的传播。
布线的设计要考虑到高频信号的传输特性,包括信号的波长、失真、反射等,以保证有效的防止高频信号的干扰。
综上所述,高频保护是通过一系列措施降低高频信号干扰,保证电子设备正常工作的手段。
电气工程中自动化设备的抗干扰措施
电气工程中自动化设备的抗干扰措施电气工程中的自动化设备,如PLC、变频器、伺服电机等,需要进行抗干扰措施,以确保生产线的稳定性和可靠性。
本文将从以下四个方面介绍电气工程中自动化设备的抗干扰措施:接地措施、滤波措施、屏蔽措施和光电隔离措施。
一、接地措施在电气系统中,接地是严格控制的重要步骤,接地的好坏直接关系到电气设备的安全性能和工作稳定性。
在自动化设备中,正确的接地可以消除地电位干扰和地回路干扰,避免电气系统中的电压和电流漂移。
应当采取必要的措施消除土壤电位和装置电位之间的差异,保持整个电气设备的地电势为零。
二、滤波措施滤波器是电气设备中常用的防止电磁干扰的装置,通过对信号进行滤波,去除噪音的干扰,从而保证信号的准确性和可靠性。
在自动化设备中,常用的滤波器有LC滤波器、RC 滤波器、LCL滤波器等。
当自动化设备受到电磁干扰时,滤波器能够滤除干扰信号,使信号回归稳定状态。
三、屏蔽措施屏蔽是防止电磁干扰的有效手段之一,通过在电气设备的信号线上覆盖一层屏蔽材料,可以有效抵抗外界干扰信号的影响。
常用的屏蔽材料有电磁波镀铜箔、银纸、铜网等。
在进行信号屏蔽时,应当注意屏蔽材料的接地问题,确保屏蔽材料与设备的接地电势为零。
四、光电隔离措施光电隔离是一种新型的隔离技术,通过使用光学器件将电气信号隔离开来,使信号的传输不受干扰和噪声的影响。
在自动化设备中,常使用光电隔离来保护敏感信号或隔离高电压电源。
此外,使用光电隔离还可以有效防止电气设备的误操作和安全事故的发生。
总之,在电气工程中应该采取有效的抗干扰措施,确保自动化设备的正常工作和生产线的稳定性。
以上四种措施是常用的抗干扰措施,在实际工程中应根据具体情况而定。
电磁干扰解决方法
电磁干扰解决方法电磁干扰指的是在通信、无线电频谱以及电子设备中,由电磁场的相互干扰引起的问题。
电磁干扰会导致通信质量下降、数据传输错误、设备故障等严重后果。
为了解决电磁干扰问题,以下介绍几种常见的解决方法。
1.屏蔽和隔离屏蔽和隔离是最常见的解决电磁干扰问题的方法。
通过使用金属或导电材料制作屏蔽罩、屏蔽丝等,将电磁信号隔离在设备内部或将干扰源和受干扰设备分隔开来,可以有效减少电磁干扰的传播和影响。
2.滤波器滤波器可以在特定频带上阻隔或衰减电磁干扰信号,从而降低其对设备的影响。
常见的滤波器有低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。
3.接地和屏蔽接地接地是建立良好的电气连接,将电磁波通过地线排放到地面上,降低其对设备的影响。
屏蔽接地则是将设备外壳与地面或其他屏蔽体连接,形成一个有效的屏蔽环境,减少电磁干扰的传播。
4.频率选择性频率选择性是通过选择特定频段的通信方式,使得设备只接收特定频段的信号,从而减少其他频段的电磁干扰。
5.调整设备位置和布线合理调整设备位置和布线可以减少因电磁场相互干扰而引起的问题。
避免设备之间距离过近,采用合适的排列方式,可以降低电磁干扰的产生。
6.提高设备抗干扰能力对于设备本身容易受到电磁干扰的情况,可以通过改进设计和工艺,提高设备的抗干扰能力。
例如,使用抗干扰器件、优化电路布局和接线方式、改进设备屏蔽等。
7.信号调理技术信号调理技术可以对传输的信号进行处理,抑制或消除干扰信号,提高信号的质量和可靠性。
例如,使用均衡器、滤波器、放大器、编码和解码技术等。
8.技术管理和规范标准合理的技术管理和规范标准是解决电磁干扰问题的重要手段。
通过建立统一的技术标准和规范,确保设备符合要求,降低电磁干扰的发生和影响。
总之,解决电磁干扰问题是一个综合性的任务,需要从不同的角度来考虑和解决。
通过采取适当的屏蔽和隔离措施、滤波器、接地和屏蔽接地、频率选择性、合理调整设备位置和布线、提高设备抗干扰能力、信号调理技术以及技术管理和规范标准等手段,可以有效地解决电磁干扰问题,提高设备的稳定性和可靠性。
电磁兼容的三大抑制技术_接地
2)单点接地:把整个系统中某一结构点作为接地基准点,系 统中所有各单元的信号地都连接到这一点上。其中又分并联单 点接地和串联单点接地。见图
1
A I1 I2
2
B
3
C I3 I3
串联单点接地
优点:简单 缺点:有公共阻抗耦合
并联单点接地 优点:无公共阻抗耦合
缺点:接地线过长高频能差
串、并联单点接地
a)串联单点接地因各单元共用一条接地基准线,易引起公 共地阻抗耦合。为了减小公共地阻抗耦合,多级电路低 电平输入级的接地点应最接近参考地,若把参考地移到 高电平端,会造成输入级接地点对参考地的电位差最大, 是极不稳定的。 b)并联单点接地在低频时能有效避免各单元之间的地阻抗 干扰,高频时相邻地线之间的电感和电容耦合增强,造成 各单元之间的相互干扰。 所以并联单点接地适用于频率<1MHz场合。
a)电源地
电源为许多电路所公用,除能在负载电流变化时,为所 有负载提供恒定电源电压外,不允许成为这些电路相互 耦合的通道,避免地电位的波动对这些电路造成影响. 为了减少电源线对负载产生的骚扰,电源线的一端必须 良好接地.具有交流和直流系统的产品,应分别建立交流,直 流接地通路,并在接地平面上相互隔离以减少地线间的耦 合.直流供电系统,应使正极接地,以防止带电导线受到电化 学腐蚀.
电缆的电场屏蔽
低频电场屏蔽
高频电场屏蔽
电缆的磁场屏蔽
I1
+
+ +
+ +
+ + +
Is
Is Is IG
I1
内导体
屏蔽层
电缆屏蔽层与屏蔽体之间的正确端接
不正确的猪尾巴端接
正确的3600端接
屏蔽、滤波、接地与电磁干扰抑制的设计及整改案例分析
学习培训内容:一、电磁兼容标准要求及设计原则1.电磁兼容概述1.1电磁兼容基本概念 1.2电磁干扰基本要素1.3电磁骚扰的特性和耦合途径2.电磁兼容相关标准涵义、内容2.1电磁兼容标准2.2对执行EMC标准的理解案例:3.EMC设计方法3.1EMC设计原则 3.2EMC设计程序3.3EMC设计技术的工程实施3.4元器件选用是电路组件EMC设计的基础二、电磁兼容三要素与电磁兼容设计措施与常用工程经验1.电磁兼容三要素1.1干扰源 1.2传输路径 1.3敏感性设备2.电磁屏蔽技术与实施2.1.外壳结构的设计(机箱、机柜)机箱、机柜的屏蔽2.2.缝隙的屏蔽设计2.3.通风孔显示装置的屏蔽设计2.4.局部开孔、局部电路的屏蔽处理2.5.线缆的屏蔽、电缆对屏蔽设计的影响2.6.塑料件的屏蔽设计案例1:屏蔽不充分、RE102超标,引起整机失控的解决案例2:屏蔽不连续,导致静电放电试验失败3.EMI滤波技术3.1干扰滤波在EMC设计中作用3.2差模干扰和共模干扰 3.3常用滤波电路3.4怎样考虑有效的滤波器3.5正确使用滤波器3.6滤波器的安装及使用实例3.6.1 滤波器的选择3.6.2 EMI电源滤波器的工程应用技术3.6.3一般场合滤波器的使用3.6.4特殊场地滤波器的使用3.7新型专用滤波器:一体化滤波器滤波器应用案例:4.地线干扰与接地技术4.1为什么要地线:接地、搭接技术要点4.2地环路问题与解决方法:接地的基本概念及方法4.3公共阻抗耦合问题与解决方法:信号接地方式及其比较4.4各种接地方法:接地点的选择4.5电缆屏蔽层的接地 4.6设备的安全接地4.7系统工程的防雷接地案例1:屏蔽不连续、接地不当导致静电试验失败案例2:二台机柜相联系统后,引发的地线环路干扰及其抑制案例3:单点、多点、混合接地等的使用,三、电路设计中的电磁兼容设计1.关键元器件的选择2.电路的选择和设计2.1单元电路设计2.2微控制器电路设计案例:四、电磁兼容主要试验项目与测试分析电磁干扰EMI;1.辐射发射、传导发射、静电放电、电压波动及闪烁、谐波电流测试;2.电磁敏感度EMS;3.辐射抗扰度、传导抗扰度、电快速脉冲群、浪涌、工频磁场、电压跌落和中断、参照标准、产生机理、测试机理、试验失败原因、整改与应对措施(工具)、实际案例分析。
消除干扰的常用方法
消除干扰的常用方法消除干扰的常用方法干扰是指在信号传输过程中,由于各种原因引起的信号失真或丢失,从而影响到信号的正确传输和接收。
在现代通讯技术中,干扰是一个普遍存在的问题。
为了保证通讯质量,我们需要采取一些措施来消除干扰。
下面介绍几种常用的消除干扰的方法。
一、屏蔽法屏蔽法是指通过在传输线路上设置屏蔽层来隔离外部电磁场对信号的影响。
屏蔽层可以采用金属箔、金属网、金属编织管等材料制成。
在电缆或导线周围包覆一层这样的材料,可以有效地阻挡外部电磁波对信号的影响。
二、滤波法滤波法是指通过滤波器将频率范围内的干扰信号滤除,从而使被传输的信号不受影响。
滤波器可以分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等类型。
根据需要选择合适类型和参数的滤波器,可以有效地消除干扰信号。
三、隔离法隔离法是指通过隔离传输线路和干扰源之间的物理接触,从而减少干扰。
常用的隔离方法有电磁屏蔽、光电隔离和变压器隔离等。
在实际应用中,根据需要选择合适的隔离方法可以有效地消除干扰。
四、增益控制法增益控制法是指通过调节信号放大器的增益来控制信号强度,从而减少干扰。
在实际应用中,为了保证通讯质量,通常会设置一个合适的增益范围,在此范围内调节增益可以有效地消除干扰。
五、接地法接地法是指将系统中所有设备都接到同一地线上,从而减少因不同设备之间的接地差异引起的干扰。
在实际应用中,要注意保证接地点之间的电阻值小于规定值,并且避免出现环形接地等问题。
六、抗干扰设计抗干扰设计是指在系统设计阶段就考虑到可能存在的各种干扰因素,并采取相应的措施来减少干扰。
常用的抗干扰设计措施包括信号调制、编码、差分传输、对称布局等。
在实际应用中,采用合适的抗干扰设计可以有效地提高系统的抗干扰能力。
七、综合应用在实际应用中,由于各种原因可能同时存在多种干扰因素,因此需要综合运用以上各种方法来消除干扰。
例如,在设计通讯系统时可以采用隔离法和屏蔽法相结合的方式;在调试过程中可以采用滤波法和增益控制法相结合的方式。
防电磁干扰的重要措施---滤波技术
防电磁干扰的重要措施---滤波技术1、概述防电磁干扰有三项措施,即屏蔽、滤波和接地。
往往单纯采用屏蔽不能提供完整的电磁干扰防护,因为设备或系统上的电缆才是最有效的干扰接收与发射天线。
许多设备单台做电磁兼容实验时都没有问题,但当两台设备连接起来以后,就不满足电磁兼容的要求了,这就是电缆起了接收和辐射天线的作用。
唯一的措施就是加滤波器,切断电磁干扰沿信号线或电源线传播的路径,与屏蔽共同够成完善的电磁干扰防护,无论是抑制干扰源、消除耦合或提高接收电路的抗能力,都可以采用滤波技术。
2、滤波器的分类滤波器是由集中参数的电阻、电感和电容,或分布参数的电阻、电感和电容构成的一种网络。
这种网络允许些频率通过,而对其它频率成份加以抑制。
滤波器按类型一般分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器、吸收滤波器、有源滤波器和专用通滤波器。
滤波器按电路一般分为单容型(C型)、单电感型(L型)、Γ型、反Γ型、T型和p 型。
不同结构的电路合适于不同的源阻抗和负载阻抗,见图1所示。
T型滤波器适用于信号源内阻和负载电阻比较小(如低于50Ω)的情况,p 型滤波器适用于信号源内阻和负载电阻都比较高的情况,当信号源内阻和负载电阻不相等时,可以选用L型或C型滤波电路,对于低信号源阻抗和高负载阻抗,可选L型滤波器,反之,可选用C型滤波器。
选用不同型式的滤波器,有助于减少信号源内阻和负载电阻对滤波器频率特性的影响。
3.滤波器的衰减特性滤波器最重要特性是对干扰的衰减特性,即插入损耗。
式中:E dB—滤波器的插入损耗(dB);V1—干扰信号通过滤波器后在负载电阻上的电压(V);V2—在没有滤波器时,干扰信号在负载电阻上的电压(V);低通滤波器是电磁兼容技术中采用最多的一种滤波器。
式中:F=p fRCf —频率(Hz);R —信号源和负载电阻(Ω);C —滤波电容(F)。
式中:F=p fL/RL —滤波线圈的电感量(H)。
其它型式的低通滤波器的插入损耗假设信号源内阻RS和负载电阻RL的数值相等,即RS= RL=R,则对于T型低通滤波器。
EMC设计四大技巧之滤波设计、接地设计、屏蔽设计和PCB布局布线详解
EMC设计四大技巧之滤波设计、接地设计、屏蔽设计和PCB布局布线详解电磁干扰的主要方式是传导干扰、辐射干扰、共阻抗耦合和感应耦合。
对这几种途径产生的干扰我们应采用的相应对策:传导采取滤波,辐射干扰采用屏蔽和接地等措施,就能够大大提高产品的抵抗电磁干扰的能力,也可以有效的降低对外界的电磁干扰。
本文从滤波设计、接地设计、屏蔽设计和PCB布局布线技巧四个角度,介绍EMC的设计技巧。
一、EMC滤波设计技巧EMC设计中的滤波器通常指由L,C构成的低通滤波器。
滤波器结构的选择是由"最大不匹配原则"决定的。
即在任何滤波器中,电容两端存在高阻抗,电感两端存在低阻抗。
图1是利用最大不匹配原则得到的滤波器的结构与ZS和ZL的配合关系,每种情形给出了2种结构及相应的衰减斜率(n表示滤波器中电容元件和电感元件的总数)。
其中:l和r分别为引线的长度和半径。
寄生电感会与电容产生串联谐振,即自谐振,在自谐振频率fo处,去耦电容呈现的阻抗最小,去耦效果最好。
但对频率f高于f/o的噪声成份,去耦电容呈电感性,阻抗随频率的升高而变大,使去耦或旁路作用大大下降。
实践中,应根据噪声的最高频率fmax来选择去耦电容的自谐振频率f0,最佳取值为fo=fmax。
去耦电容容量的选择在数字系统中,去耦电容的容量通常按下式估算:二、EMC接地设计接地是最有效的抑制骚扰源的方法,可解决50%的EMC问题。
系统基准地与大地相连,可抑制电磁骚扰。
外壳金属件直接接大地,还可以提供静电电荷的泄漏通路,防止静电积累。
在地线设计中应注意以下几点:(1)正确选择单点接地与多点接地在低频电路中,信号的工作频率小于1MHz,它的布线和器件间的电感影响较小,而接地电路形成的环流对干扰影响较大,因而应采用单点接地。
当信号工作频率大于10MHz 时,地线阻抗变得很大,此时应尽量降低地线阻抗,应采用就近多点接地。
当工作频率在1~10MHz时,如果采用一点接地,其地线长度不应超过波长的1/20,否则应采用多点接地法。
防电磁干扰主要有三项措施
防电磁干扰的重要措施----滤波技术防电磁干扰主要有三项措施,即屏蔽、滤波和接地。
往往单纯采用屏蔽不能提供完整的电磁干扰防护,因为设备或系统上的电缆是最有效的干扰接收与发射天线。
许多设备单台做电磁兼容实验时都没有问题,但当两台设备连接起来以后,就不满足电磁兼容的要求了,这就是电缆起了接收和辐射天线的作用。
唯一的措施就是加滤波器,切断电磁干扰沿信号线或电源线传播的路径,与屏蔽共同构成完美的电磁干扰防护,无论是抑制干扰源、消除耦合或提高接收电路的抗能力。
都可以采用滤波技术。
2线上干扰的类型线上的干扰电流按照其流动路径可以分为两类:一类是差模干扰电流,另一类是共模干扰电流。
差模干扰电流是在火线和零线之间流动的干扰电流,共模干扰电流是在火线、零线与大地(或其它参考物体)之间流动的干扰电流,由于这两种干扰的抑制方式不同,因此正确辨认干扰的类型是实施正确滤波方法的前提。
共模干扰一般是由来自外界或电路其它部分的干扰电磁波在电缆与“地”的回路中感应产生的,有时由于电缆两端的接“地”电位不同,也会产生共模干扰。
它对电磁兼容的危害很大,一方面,共模干扰会使电缆线向外发射出强烈的电磁辐射,干扰电路的其它部分或周边电子设备;另一方面,如果电路不平衡,在电缆中不同导线上的共模干扰电流的幅度、相位发生差异时,共模干扰则会转变成差模干扰,将严重影响正常信号的质量,所以人们都在努力抑制共模干扰。
差模干扰主要是电路中其它部分产生的电磁干扰经过传导或耦合的途径进入信号线回路,如高次谐波、自激振荡、电网干扰等。
由于差模干扰电流与正常的信号电流同时、同方向在回路中流动,所以它对信号的干扰是严重的,必须设法抑制。
综上所述可知,为了达到电磁兼容的要求,对共模干扰和差模干扰都应设法抑制。
3滤波器的分类滤波器是由集中参数的电阻、电感和电容,或分布参数的电阻、电感和电容构成的一种网络。
这种网络允许一些频率通过,而对其它频率成份加以抑制。
根据要滤除的干扰信号的频率与工作频率的相对关系,干扰滤波器有低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器等种类。
EMC的3大法宝就是:屏蔽,接地和滤波
EMC的3大法宝就是:屏蔽,接地和滤波默认分类2009-03-04 10:31:52 阅读17 评论0 字号:大中小订阅关于电磁兼容抗扰度EMS的设计---题目有些大关于电磁兼容方面的设计的资料太多太多了,老外写成书,国内写成论文(就是贴在报刊上的豆腐块)。
大家应该看出我的观点了吧,国人还要努力呀,书与论文区别在什么地方。
呵呵,对,就是内容多。
批判完之后,来写写一些总结。
今天只讲EMS部分的设计。
EMS是什么,是抗扰度的设计,是抵御外界环境的能力。
真实定义,大家不晓得的,就去翻翻书,查查资料。
EMS项目很多,有端口型的,有整机型的。
什么叫端口型?整机型?没听说过。
那就对了,这是我创的,我没说,你们怎么会知道,呵呵(有点扯蛋)!!端口型的,我是这么定义和理解的,你仔细看看标准,都是这个那个端口,施加什么什么。
对了,有些干扰是专门施加在端口上的(电源端口,信号端口),看看我们产品的工作情况如何,符合不符合所谓的performance Criteria A,CriteriaB,Criteria C,Criteria D.整机型,按照我的思维方式,自然是对个整个产品做测试的啦。
分类:4-2 ESD 静电放电这个既是端口型,也是整机型,当放电点选择的是端口部分的时候,就可以理解为端口型的,当放电点选择是窗口呀,搭接处呀,就是整机型。
4-3 RS 射频电磁场当然是整机型了。
4-4 EFT 瞬变脉冲群好像全是施加在电源端口和信号端口上的,当然是端口型了。
4-5 SURGE 雷击(浪涌),这个不用问,跟EFT是一样的,端口型。
4-6 CS 射频传导,谁要是把他跟RS一样认为,拖出去暴打一顿,然后告诉他,是端口型的。
4-8 PFM 工频磁场,呀呀呀,没仔细研究过。
呵呵,也是整机型的!4-11 DIPS 电压跌落中断,这个要是不知道。
爱因斯坦都会被你气醒,端口型呀!1. 端口型的产品要想顶住这些EMS干扰,靠什么呀,不就是全靠你的端口的保护电路,滤波电路吗?明白了吧,要是EMS没过,不用问,你的保护没到位,滤波不够呀。
EMI控制方法:屏蔽、滤波、接地
EMI控制方法:屏蔽、滤波、接地我们知道,造成设备性能降低或失效的电磁干扰必须同时具备三个要素,首先是有一个电磁场所,其次是有干扰源和被干扰源,最后就是具备一条电磁干扰的耦合通路,以便把能量从干扰源传递到受干扰源。
因此,为解决设备的电磁兼容性,必须围绕这三点来分析。
一般情况下,对于EMI的控制,我们主要采用三种措施:屏蔽、滤波、接地。
这三种方法虽然有着独立的作用,但是相互之间是有关联的,良好的接地可以降低设备对屏蔽和滤波的要求,而良好的屏蔽也可以使滤波器的要求低一些。
下面,我们来分别介绍屏蔽、滤波和接地。
1屏蔽屏蔽能够有效的抑制通过空间传播的电磁干扰。
采用屏蔽的目的有两个,一个是限制内部的辐射电磁能量外泄出控制区域,另一个就是防止外来的辐射电磁能量入内部控制区。
按照屏蔽的机理,我们可以将屏蔽分为电场屏蔽、磁场屏蔽、和电磁场屏蔽。
1.1 电场屏蔽一般情况下,电场感应可以看成是分布电容间的耦合,图1是一个电场感应的示意图。
图1 电场感应示意图其中A为干扰源,B为受感应设备,其中Ua和Ub之间的关系为Ub=C1*Ua/(C1+C2)C1为A、B之间的分布电容;C2为受感应设备的对地电容。
根据示意图和等式,为了减弱B上面的地磁感应,使用的方法有增大A和B之间的距离,减小C1。
减小B和地之间的距离,增大C2。
在AB之间放置一金属薄板或将A使用金属屏蔽罩罩住A,C1将趋向0数值。
相对来说1和2比较容易理解,这里主要针对第3种方法进行分析。
由图2可以看出,插入屏蔽板后(屏蔽板接地)。
就造成两个分布电容C3和C4,其中C3被屏蔽板短路到地,它不会对B点的电场感应产生影响。
而受感应物B的对地和对屏蔽板的分布电容,C3和C4,实际上是处在并联的位置上。
这样,B设备的感应电压ub应当是A点电压被A、B 之间的剩余电容C1与并联电容C2和C4的分压,即Ub=C1*Ua/(C1+C2+C4)图2 加入金属板后的电场感应图由于C1远小于为屏蔽的C1,所以在B的感应电压就会减小很多。
信号屏蔽原理
信号屏蔽原理
信号屏蔽是指通过一定的手段或装置,使某种信号无法传播到目标接收设备或环境中。
信号屏蔽原理主要是通过阻止信号的传播或干扰信号的传输来实现。
信号屏蔽可以采用不同的技术手段来实现,以下是几种常见的信号屏蔽原理:
1. 金属屏蔽:金属材料具有很好的屏蔽效果,可以有效地阻挡电磁波的传播。
例如,使用金属外壳或屏蔽罩来包裹敏感的电子设备,可以阻止外界电磁干扰信号的入侵。
2. 屏蔽接地:使用良好的接地系统可以将外界的干扰信号引导到地线上,减少其对目标设备的影响。
通过连接金属屏蔽和地线,可以降低信号屏蔽的效果。
3. 滤波器:滤波器可以通过选择性地通过或阻塞特定频率范围的信号来实现信号屏蔽。
例如,在射频系统中使用低通滤波器,可以过滤掉高频干扰信号,保持低频信号的传输。
4. 屏蔽材料:使用吸音、反射或散射性能较好的材料来制作屏蔽装置,可以减少信号的传播或改变信号的传输方向。
例如,使用电磁波吸收材料或反射材料来制作电磁屏蔽装置,可以有效地吸收或反射电磁波的能量。
总之,信号屏蔽原理是通过阻止信号的传播或干扰信号的传输来实现对信号的屏蔽。
通过采用金属屏蔽、屏蔽接地、滤波器
和屏蔽材料等技术手段,可以有效地屏蔽干扰信号,保证目标设备的正常运行。
电子仪器仪表电磁干扰抑制方法
电子仪器仪表电磁干扰抑制方法
电磁干扰的抑制方法主要有三种:屏蔽、滤波和接地。
1、屏蔽
屏蔽是用来削减电磁场向外或向内穿透的措施,一般常用于隔离和衰减辐射干扰。
屏蔽按其原理分为静电屏蔽、电磁屏蔽和磁屏蔽三种。
静电屏蔽的作用是消退两个电路之间由于分布电容耦合产生的电磁干扰,屏蔽体采纳低电阻金属材料制成,屏蔽体必需接地。
电磁屏蔽的作用是防止高频电磁场的干扰,屏蔽体采纳低电阻的金属材料制成,利用屏蔽金属对电磁场产生汲取和反射以达到屏蔽的目的。
磁屏蔽的作用是防止低频磁场的干扰,屏蔽体采纳高导磁、高饱和的磁性材料来汲取或损耗电磁场以达到屏蔽的目的。
电磁干扰的影响与距离的关系特别亲密,距干扰源越近,干扰场强越大,影响越大。
在电子仪器仪表中,电子元件的布置常受体积限制,常采纳低电阻金属材料或磁性材料制成封闭体,把防护间距不够的元件或部位隔离起来,以削减或防止静电或电磁的干扰。
2、滤波
滤波可以抑制电磁的传导干扰。
敏感电子设备通过电源线、电话线、掌握线、信号线等传导电磁干扰信号。
对于传导干扰常采纳低通滤波器滤波,可以得到有效抑制。
但在进行电磁兼容性设计时,必需考虑滤波器的特性:频率特性、阻抗特性、额定电压及电压损耗、额定电流、漏电电流、绝缘电阻、温度、牢靠性、外型尺寸等。
3、接地
在设备或装置中,接地是为了使设备或装置本身产生的干扰电流经接地线流入大地,一般常用于对传导干扰的抑制。
抱负的接地体是一个零电位、零阻抗的物理实体,作为各有关电路中全部信号电平的参考点,任何不需要的电流通过它都不产生电压降。
这种抱负的接地实体实际上是近似的。
抑制干扰的技术措施有屏蔽接地滤波与去耦
11)元件引脚要尽量短,去耦电容引脚要尽量短。 12)关键的线要尽量粗,并在两边加上保护地。 13)噪声敏感线不要与大电流、高速开关线平行。 14)高速线要短要直。 15)石英晶振下面和对噪声特别敏感的器件下面不要走 线。 16)敏感信号与噪声携带信号要通过一个接插件引出的 话,例如用扁带电缆引出,要使用地线—信号线— 地线的引出法。 17)弱信号电路、低频电路周围地线不要形成环路。 18)携带高噪声的引出线要绞起来,最好屏蔽起来。 19)集成电路上该接电源、地的端点都要接,不要悬空。
23
19.看门狗定时器
看门狗电路可根据程序在运行指定时间间隔 是否进行相应的操作来判断程序运行是否出错, 即未按市府为看门狗,定时器为出错。因此看门 狗是保证嵌入式软件长期、可靠和稳定运行的有 效措施之一。 微处理器中的看门狗定时器是一种特殊功能 的定时器,其结构与普通定时器基本一样,可以 给看门狗定时器设置一个实际的时间值。但这种 定时器具有可重触发功能的,即可连续触发,以 增加延迟时间。
14
(1)BGA器件的特点
BGA器件的优点 管脚密度大:相对于同样尺寸的QFP器件,BGA能够提 供多至几倍的引脚数。 BGA器件缺点 几乎不能手工焊接。 焊球在芯片的下面,焊接完成之后很难去判断其焊接 质量。 一旦发现焊接问题,重焊过程复杂。 在调试阶段,几乎无法飞线。
15
(2)BGA器件的布线问题
1
8.2.1系统中常见的几种干扰源
•
一般常见的电磁干扰的来源有射频干扰,静电放 电,电网电力干扰,时钟电路产生宽频谱的射频辐射 和无线电广播等。错误的PCB布局也会造成系统的不稳 定,在进行PCB板的布局时应注意到系统时钟和周期信 号走线的设定,PCB的分层排列及信号布线层的设置。 对于带有高频射频 RF 能量分布成分的选择,共模干扰 与差模干扰的滤波,接地环路,旁路和去耦电路不足 等多方面的问题。 1. 前向和后向通道干扰;2.空间干扰 3. 交流供电系统干扰 以上三种干扰以来自交流电源的干扰最甚,其次 为来自通道的干扰。来自空间的辐射干扰不太突出, 一般只须加以适当的屏蔽及接地即可解决。 2
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我们知道,造成设备性能降低或失效的电磁干扰必须同时具备三个要素,首先是有一个电磁场所,其次是有干扰源和被干扰源,最后就是具备一条电磁干扰的耦合通路,以便把能量从干扰源传递到受干扰源。
因此,为解决设备的电磁兼容性,必须围绕这三点来分析。
一般情况下,对于EMI的控制,我们主要采用三种措施:屏蔽、滤波、接地。
这三种方法虽然有着独立的作用,但是相互之间是有关联的,良好的接地可以降低设备对屏蔽和滤波的要求,而良好的屏蔽也可以使滤波器的要求低一些。
下面,我们来分别介绍屏蔽、滤波和接地。
1屏蔽屏蔽能够有效的抑制通过空间传播的电磁干扰。
采用屏蔽的目的有两个,一个是限制内部的辐射电磁能量外泄出控制区域,另一个就是防止外来的辐射电磁能量入内部控制区。
按照屏蔽的机理,我们可以将屏蔽分为电场屏蔽、磁场屏蔽、和电磁场屏蔽。
1.1 电场屏蔽一般情况下,电场感应可以看成是分布电容间的耦合,图1是一个电场感应的示意图。
图1 电场感应示意图其中A为干扰源,B为受感应设备,其中Ua和Ub之间的关系为Ub=C1*Ua/(C1+C2)C1为A、B之间的分布电容;C2为受感应设备的对地电容。
根据示意图和等式,为了减弱B上面的地磁感应,使用的方法有增大A和B之间的距离,减小C1。
减小B和地之间的距离,增大C2。
在AB之间放置一金属薄板或将A使用金属屏蔽罩罩住A,C1将趋向0数值。
相对来说1和2比较容易理解,这里主要针对第3种方法进行分析。
由图2可以看出,插入屏蔽板后(屏蔽板接地)。
就造成两个分布电容C3和C4,其中C3被屏蔽板短路到地,它不会对B点的电场感应产生影响。
而受感应物B的对地和对屏蔽板的分布电容,C3和C4,实际上是处在并联的位置上。
这样,B设备的感应电压ub'应当是A点电压被A、B之间的剩余电容C1'与并联电容C2和C4的分压,即Ub=C1'*Ua/(C1'+C2+C4)图2 加入金属板后的电场感应图由于C1'远小于为屏蔽的C1,所以在B的感应电压就会减小很多。
因此,很多时候都采用这种接地的金属罩作为屏蔽物。
以下是对电场屏蔽的几点要点总结:屏蔽金属板放置靠近受保护设备比较好,这样将获得更大的C4,减小电场感应电压。
屏蔽板的形状对屏蔽效能的高低有明显的影响,例如,全封装的金属盒可以有最好的电场屏蔽效果,而开孔或带缝隙的屏蔽罩可以有最好的电场屏蔽效果,而且开孔或者带缝隙的屏蔽罩,其屏蔽效能会受到不同程度的影响.屏蔽板的材料以良性导体为佳。
对厚度并无特殊要求。
1.2磁场屏蔽由于磁场屏蔽通常是对直流或很低频场的屏蔽,其效果和电场屏蔽和电磁场屏蔽相比要差很多,磁场屏蔽的主要手段就是依赖高导磁材料具有的低磁阻,对磁通起分路的作用,使得屏蔽体内部的磁场大大减弱。
对于磁场屏蔽需要注意的几点:减小屏蔽体的磁阻(通过选用高导磁率材料和增加屏蔽体的厚度)被屏蔽设备和屏蔽体间保持一定距离,减少通过屏蔽设备的磁通。
对于不可避免使用缝隙或者接风口的,尽量使缝隙或者接风口呈条形,并且顺沿着电磁线的方向,减少磁通。
对于强电场的屏蔽,可采用双层磁屏蔽体的结构。
对要屏蔽外部强磁场的,则屏蔽体外层要选用不易磁饱和的材料,如硅钢等;而内部可选用容易到达饱和的高导磁材料。
因为第一次屏蔽削弱部分,第二次削弱大部分,如果都使用高导磁,会造成进入一层屏蔽的在一层和二层间造成反射。
如果要屏蔽内部的磁场,则相反。
而屏蔽体一般通过非磁性材料接地。
1.3电磁场屏蔽电磁场屏蔽是利用屏蔽体阻隔电磁场在空间传播的一种措施。
和前面电场和磁场的屏蔽机理不同,电磁屏蔽对电磁波的衰减有三个过程:当电磁波在到达屏蔽体表面时,由于空气与金属的交界面上阻抗不连续,对入射波产生反射,这种反射不要求屏蔽材料必须有一定厚度,只需要交界面上的不连续。
进入屏蔽体的电磁波,在屏蔽体中被衰减。
穿过屏蔽层后,到达屏蔽层另一个屏蔽体,由于阻抗不连续,产生反射,重新回到屏蔽体内。
从上面三个过程看来,电磁屏蔽体对电磁波的衰减主要是反射和吸收衰减。
1.4电磁屏蔽体和屏蔽效率屏蔽效率是对屏蔽体进行性能评估的一个指数,它的表达式为:SE(db)=A+R+B1) 其中A为吸收损耗,吸收损耗是指电磁波穿过屏蔽罩时能量损耗的数量,吸收损耗可以通过下面的公式计算:AdB=1.314(f*σ*μ)1/2*tf:频率(MHz) μ:铜的导磁率σ:铜的导电率t:屏蔽体厚度2) R指反射损耗,反射损耗(近场)的大小取决于电磁波产生源的性质以及与波源的距离。
对于杆状或直线形发射天线而言,离波源越近波阻抗越高,然后随着与波源距离的增加而下降,但平面波阻抗则无变化(恒为377)。
相反,如果波源是一个小型线圈,则此时将以磁场为主,离波源越近波阻抗越低,波阻抗随着与波源距离的增加而增加,但当距离超过波长的六分之一时,波阻抗不再变化,恒定在377处。
反射损耗随波阻抗与屏蔽阻抗的比率变化,因此它不仅取决于波的类型,而且取决于屏蔽罩与波源之间的距离。
这种情况适用于小型带屏蔽的设备。
近场反射损耗可按下式计算:R(电)db=321.8-(20*lg r)-(30*lg f)-[10*lg(μ/σ)]R(磁)db=14.6+(20*lg r)+(10*lg f)+[10*lg(μ/σ)]其中r指波源与屏蔽之间的距离。
3) SE算式最后一项是校正因子B,其计算公式为:B=20lg[-exp(-2t/σ)]此式仅适用于近磁场环境并且吸收损耗小于10dB的情况。
由于屏蔽物吸收效率不高,其内部的再反射会使穿过屏蔽层另一面的能量增加,所以校正因子是个负数,表示屏蔽效率的下降情况。
也就是说,我们想抑制住EMI,必须提高屏蔽效率,那么,屏蔽材料的选择也变得很重要了.只有如金属和铁之类导磁率高的材料才能在极低频率下达到较高屏蔽效率。
这些材料的导磁率会随着频率增加而降低,另外如果初始磁场较强也会使导磁率降低,还有就是采用机械方法将屏蔽罩作成规定形状同样会降低导磁率。
在高频电场下,采用薄层金属作为外壳或内衬材料可达到良好的屏蔽效果,但条件是屏蔽必须连续,并将敏感部分完全遮盖住,没有缺口或缝隙(形成一个法拉第笼)。
然而在实际中要制造一个无接缝及缺口的屏蔽罩是不可能的,由于屏蔽罩要分成多个部分进行制作,因此就会有缝隙需要接合,另外通常还得在屏蔽罩上打孔以便安装与插卡或装配组件的连线。
设计屏蔽罩的困难在于制造过程中不可避免会产生孔隙,而且设备运行过程中还会需要用到这些孔隙。
制造、面板连线、通风口、外部监测窗口以及面板安装组件等都需要在屏蔽罩上打孔,从而大大降低了屏蔽性能。
尽管沟槽和缝隙不可避免,但在屏蔽设计中对与电路工作频率波长有关的沟槽长度作仔细考虑是很有好处的。
任一频率电磁波的波长为:波长(λ)=光速(C)/频率(Hz)当缝隙长度为波长(截止频率)的一半时,RF波开始以20dB/lO倍频(1/10截止频率)或6dB/8倍频(1/2截止频率)的速率衰减。
通常RF发射频率越高衰减越严重,因为它的波长越短。
当涉及到最高频率时,必须要考虑可能会出现的任何谐波,一旦知道了屏蔽罩内RF辐射的频率及强度,就可计算出屏蔽罩的最大允许缝隙和沟槽。
例如如果需要对1GHz(波长为300mm)的辐射衰减,则150mm的缝隙将会开始产生衰减,因此当存在小于150mm的缝隙时,1GHz辐射就会被衰减。
所以对1GHz频率来讲,若需要衰减20dB,则缝隙应小于15 mm(150mm的1/10),需要衰减26dB时,缝隙应小于7.5mm(15mm的1/2以上),需要衰减32dB时,缝隙应小于3.75mm(7.5mm的1/2以上)。
可采用合适的导电衬垫使缝隙大小限定在规定尺寸内,从而实现这种衰减效果。
由于接缝会导致屏蔽罩导通率下降,因此屏蔽效率也会降低。
要注意低于截止频率的辐射其衰减只取决于缝隙的长度直径比,例如长度直径比为3时可获得100dB的衰减。
在需要穿孔时,可利用厚屏蔽罩上面小孔的波导特性;另一种实现较高长度直径比的方法是附加一个小型金属屏蔽物,如一个大小合适的衬垫。
上述原理及其在多缝情况下的推广构成多孔屏蔽罩设计基础。
多孔薄型屏蔽层:多孔的例子很多,比如薄金属片上的通风孔等等,当各孔间距较近时设计上必须要仔细考虑。
下面是此类情况下屏蔽效率计算公式SE=[20lg(fc/o/σ)]-10lg n其中f截止频率n:孔洞数目注意此公式仅适用于孔间距小于孔直径的情况,也可用于计算金属编织网的相关屏蔽效率。
接缝和接点:电焊、铜焊或锡焊是薄片之间进行永久性固定的常用方式,接合部位金属表面必须清理干净,以使接合处能完全用导电的金属填满,保持高阻状态.导电衬垫的作用是减少接缝或接合处的槽、孔或缝隙,使RF辐射不会散发出去。
EMI衬垫是一种导电介质,用于填补屏蔽罩内的空隙并提供连续低阻抗接点。
垫片系统:一个需要考虑的重要因素是压缩,压缩能在衬垫和垫片之间产生较高导电率。
衬垫和垫片之间导电性太差会降低屏蔽效率,另外接合处如果少了一块则会出现细缝而形成槽状天线,其辐射波长比缝隙长度小约4倍。
确保导通性首先要保证垫片表面平滑、干净并经过必要处理以具有良好导电性,这些表面在接合之前必须先遮住;另外屏蔽衬垫材料对这种垫片具有持续良好的粘合性也非常重要。
导电衬垫的可压缩特性可以弥补垫片的任何不规则情况。
所有衬垫都有一个有效工作最小接触电阻,设计人员可以加大对衬垫的压缩力度以降低多个衬垫的接触电阻,当然这将增加密封强度,会使屏蔽罩变得更为弯曲。
大多数衬垫在压缩到原来厚度的30%至70%时效果比较好。
因此在建议的最小接触面范围内,两个相向凹点之间的压力应足以确保衬垫和垫片之间具有良好的导电性。
另一方面,对衬垫的压力不应大到使衬垫处于非正常压缩状态,因为此时会导致衬垫接触失效,并可能产生电磁泄漏。
与垫片分离的要求对于将衬垫压缩控制在制造商建议范围非常重要,这种设计需要确保垫片具有足够的硬度,以免在垫片紧固件之间产生较大弯曲。
在某些情况下,可能需要另外一些紧固件以防止外壳结构弯曲。
压缩性也是转动接合处的一个重要特性,如在门或插板等位置。
若衬垫易于压缩,那么屏蔽性能会随着门的每次转动而下降,此时衬垫需要更高的压缩力才能达到与新衬垫相同的屏蔽性能。
在大多数情况下这不太可能做得到,因此需要一个长期EMI解决方案。
如果屏蔽罩或垫片由涂有导电层的塑料制成,则添加一个EMI衬垫不会产生太多问题,但是设计人员必须考虑很多衬垫在导电表面上都会有磨损,通常金属衬垫的镀层表面更易磨损。
随着时间增长这种磨损会降低衬垫接合处的屏蔽效率,并给后面的制造商带来麻烦。
如果屏蔽罩或垫片结构是金属的,那么在喷涂抛光材料之前可加一个衬垫把垫片表面包住,只需用导电膜和卷带即可。
若在接合垫片的两边都使用卷带,则可用机械固件对EMI 衬垫进行紧固,例如带有塑料铆钉或压敏粘结剂(PSA)的“C型”衬垫。