电磁屏蔽结构设计实用技术

电磁兼容设计
有源器件
布线
接地
屏蔽
滤波
电机 电器 芯片 SMD
印制板 电缆 互连线 连接器
建筑 室内 机箱 信号地
材料 厚度 机箱 衬垫 通风板 显示窗 屏蔽室
电源线 信号线 反射式 吸收式 铁氧体元器件
电源地
搭接
图4－2系统内电磁兼容设计
Leabharlann Baidu输入/输出
4.2 机箱、机柜的 电磁屏蔽
4.2.1 缝隙屏蔽 4.2.2 孔洞屏蔽 4.3.3 屏蔽材料及其安装 4.4.4 屏蔽结构方案案例
机箱、机柜的电磁屏蔽
●壳体接缝的屏蔽 ▲金属体直接接触的缝隙：采用紧固点（螺钉、铆钉、 点焊）连接。工艺简单、成本低。是首选。 ——紧固点间的最大间距：间距大于λ/4，就会有缝隙 泄漏。减小间距有助于提高屏蔽效能。 ——加大缝隙深度：将搭接边的宽度加大到厚度的10倍。 单排紧固时缝隙深度30mm，屏蔽效能差别就不明显； 一般，缝隙宽度可取15～25mm。 ——可用迷宫式或嵌入式结构，增加缝隙深度。 ——提高连接件的刚性、接触面表面的平面度和螺钉的 压紧力，可提高连接接触，减少缝隙泄漏。 ——采用双排紧固，宜将两排紧固点错开分布。
机箱、机柜的电磁屏蔽
●机箱、机柜等屏蔽体屏蔽效能的期望值 ▲结构设计中的所谓30dB和70dB准则： ——屏蔽体要提供30dB是比较容易的。 ——当发射源的发射电平与设备的敏感度门限之差小于 30dB，设计初期可不考虑专门的屏蔽措施。 ——当发射源的发射电平与设备的敏感度门限超过70dB 时，必需有周密的结构设计、严格的工艺保障、完善的 滤波和接地系统。 ——高屏蔽效能要求，导致高成本；随时间的推延，屏 蔽效能会劣化。 ——在方案阶段就对设计电平及结构布局作出调整，而 不是单纯强调提供屏蔽体的屏蔽效能。
机箱、机柜的电磁屏蔽
●概述 屏蔽技术用来抑制电磁骚扰沿空间的传播，即切 断辐射骚扰的耦合途径。电磁骚扰沿空间的传播是 以电磁波的方式进行的，可分为近场区和远场区。
●机箱、机柜屏蔽方案的选择
▲机柜屏蔽：屏蔽体上缝隙开口比较多，成本比 较高，且屏蔽效能不可能做得很高。 ▲插箱屏蔽：可采用连接器直接出线，屏蔽电缆 的进出口。
机箱、机柜的电磁屏蔽
▲目前广为应用的各种屏蔽辅助材料，如导电衬 垫、屏蔽网板、屏蔽玻璃、屏蔽电缆、射频接插 件等的屏蔽效能，一般在60～70dB，甚至更低。 ▲低频磁场屏蔽效能难以做得很好，例如，双层 钢板磁屏蔽，在50Hz时大约只能有20dB～30dB。 ●双重屏蔽：可提高设备的性/价比和抗腐蚀性。 ▲如单层机壳达不到屏蔽要求，可在壳内再对高 电平单元或低电平单元，机箱第二重屏蔽。 ▲第二重屏蔽体内电路的工作，可以通过外面的 低频（或直流）信号控制，或通过键盘、轨迹球 等深度实施控制。
机箱、机柜的电磁屏蔽
●缝隙屏蔽设计要求 ▲拼装式屏蔽壳体尽可能采取无缝隙结构或焊接 结构，不用或少用可拆卸式压接缝及开启式的活 动缝。 ▲缝隙接触表面应有良好导电性，机体金属应裸 露或作导电涂覆，涂覆后电阻应在豪欧级。 ▲对可拆卸式压接缝，须在接缝处填入射频导电 衬垫，采用有效结构措施，确保缝隙电接触的连 续性。 ▲活动式缝隙优选具有机箱限位功能的挤压式导 电衬垫；对门侧的铰链应机箱搭接。
电磁兼容设计的依据
电磁干扰三要素
骚扰源
电磁兼容设计
抑制 切断
防护
耦合途径
敏感设备 图4－1 电磁干扰三要素
电磁干扰和电磁兼容
●电磁干扰的传播 ▲传导干扰：传导是骚扰源与敏感设备之间的主要骚扰 耦合途径之一。 ——传导骚扰可以通过电源线、信号线、互连线等导线, 以及屏蔽体、接地导体等导体进行传播。 ——解决传导耦合的办法是在骚扰进入敏感电路之前用 滤波方法从导线或导体上除去骚扰。 ▲辐射干扰： ——通过空间传播的电磁骚扰。电源电路、输入/输出信 号电路、控制电路、外壳流过高频电流等导线在一定条 件下都可构成辐射天线。靠近的骚扰源的线缆干扰，基 本属近区感应耦合。 ——感应场区可分为电容耦合和电感耦合两种状态。
机箱、机柜的电磁屏蔽
●机箱、机柜屏蔽体上的电磁泄漏源（图4－3）
实际机箱上有许多泄漏源：不同部分结合处的缝隙通风口、显 示窗、按键、指示灯、电缆线、电源线等 电源线 缝隙
通风口
显示窗
键盘
调节旋钮
电缆插座
指示灯
机箱、机柜的电磁屏蔽
●屏蔽设计原则 ▲孔缝尺寸接近半波长的整数倍时，电磁泄漏最大， 高频时特别应做好孔、缝屏蔽，要求缝长或孔径小于 : /（10~100）。 ▲壳体屏蔽效能指标。应据所处电磁环境工作频率范 围区别对待。其期望值为： ——10kHz 低频磁场屏蔽效能 ≥30dB ——10kHz～ 10GHz 电磁屏蔽效能 ≥60dB ▲屏蔽要求高的单元，如功率发射部件、敏感接收部 件，应在壳体内部采用第二层屏蔽措施。 ▲插箱内印制板组件间的近场耦合较强，宜用双面地 网式接地印制板作屏蔽及导热板。
电磁屏蔽结构设计实用技术
4.1 电磁干扰和电磁兼容 4.2 机箱、机柜的电磁屏蔽 4.3 机箱、机柜的接地 4.4 机箱、机柜的搭接 4.5 布局、布线和接插
电磁干扰和电磁兼容
●电磁兼容（EMC）概述 ▲设备或分系统在电磁环境中能正常工作。 ▲不对该环境中的其它设备构成不能承受的电磁骚扰。、分系统 或系统发生电磁危害， ▲是继水质、大气、噪声污染后的第四大污染。 ▲设备应满足GJB151A、GJB152A、GJB1389A对系统、分系统或 设备的电磁兼容考核要求。 ▲设备结构应满足IEC61587－3《机柜、机架和插箱的电磁屏蔽性 能试验》要求。 降低或失效，即称为电磁骚扰源。然或电能装置所发射的电磁能量， 能使共享同一环境的人或其它生物受到伤害，或使其它设备、分 系统或系统发生电磁危害，导致性能降低或失效，即称
电磁干扰和电磁兼容
●电子设备电磁兼容性设计的技术要点 ▲优化信号设计：优化信号波形，减小有用信号的最小 占有带宽，以减小干扰。 ▲完善线路设计：设计自身发射小、抗扰能力强的电路。 ▲屏蔽：用屏蔽体将干扰源包封，防止电磁场外泄布局 （主动屏蔽）；或用屏蔽体将感受器包封，以免受外界 电磁场的影响（被动屏蔽）。 ▲接地与搭接：不管是否与大地有实际连接，只要为电 源和信号电流提供了回路和基准电位，就通称为接地。 ▲滤波：抑制传导干扰。借助抑制元件，将有用信号频 谱以外不希望通过的能量加以抑制。 ▲合理布局：使设备内部相互干扰减至最小，而费用增 加不多。