电子设备机箱EMC设计

电子设备机箱EMC设计
电子设备运行过程中，易受自身及其他电子元器件的干扰，因此电子设备机箱的EMC 设计起到关键性作用，本文结合多年的工作经验对机箱的屏蔽结构设计进行了分析和探讨。

【关键词】火结构设计EMC设计
1 引言
近年来，电子设备向着轻、薄、短、小和多功能、高性能及低成本方向发展，钣金机箱及塑料机箱、塑料部件或面板广泛应用于电子设备上，于是电子设备工作时不仅受到其他设备的干扰，而且易受到来自自身的干扰。

因此，为了使电子设备满足EMC的要求，在产品设计初期将从结构设计方面考虑电子设备机箱如何抑制干扰，主要有三种方法：屏蔽、滤波和接地技术。

屏蔽主要运用各种屏蔽材料做成的屏蔽体，将干扰源或受干扰的电路、设备及系统包围起来，通过吸收、反射和抵消电磁波能量的作用来减弱干扰。

屏蔽主要分为三种类型：电屏蔽、磁屏蔽、电磁屏蔽。

2 电场屏蔽结构设计
电场屏蔽主要是利用金属盒体将电场封闭在屏蔽体内或将电场挡在屏蔽体外的屏蔽。

电场屏蔽在设计时要选择导电性好的材料（如铜、铝等）做屏蔽外壳。

屏蔽体对材料厚度没有要求，但是屏蔽体的形状对屏蔽效果有明显的影响。

除此之外屏蔽体要靠近受保护的设备并且屏蔽体必须良好接地。

2.1 电场屏蔽结构设计方法
2.1.1 减小盖和盒接触阻抗的结构
（1）在盒侧壁铆装导电梳形弹簧片，使之与盖相接触，减小接触电阻。

（2）将盖与盒密焊在一起，在改善接触的同时，起到密封作用。

（3）在机（箱）柜门框内四周处设置凹槽，将导电金属丝团填入凹槽内，通过金属丝团改善门与门框的接触。

（4）将盖与盒用螺钉连接，使用的螺钉数量越多，接触改善的越好。

（5）将套有金属网的橡皮管填在盖与盒的凹槽中，当盖与盒互相压紧时，用金属网管改善接触。

2.1.2 双层门盖结构
为了进一步提高屏蔽效能，机箱可采用双层门，屏蔽盒可采用双层盖。

与单层盖结构相比，多了一节衰减，因而可提高屏蔽效能。

两层盖中央应避免直接接触，当两层盖间距很小时，盖间要垫绝缘层。

2.1.3 屏蔽盒的共盖与分盖结构
在电子设备的高频多级放大电路中，通常有两种方法设计屏蔽盒。

一是设计一只屏蔽盒，在屏蔽盒内用隔板将多个级联电路隔离，最后共用一个屏蔽盒盖。

二是每个隔离单独设置屏蔽盒盖，成为独立腔体。

对于这两种方法的设计，分盖设计屏蔽效果要高于共盖设计。

2.2 磁场屏蔽结构设计
磁场屏蔽的原理是屏蔽体对干扰磁场提供低磁阻的磁通路，从而对干扰磁场进行分流，主要用于防止交变电场、交变磁场和交变电磁场的影响。

电磁屏蔽常用的铁磁材料有铁镍合金、硅钢片、钢、电工软铁、坡莫合金、铁镍铜铬合金等。

屏蔽效果随材料厚度增大而增加，随屏蔽体内空间的增大而减小。

但仅靠增加壁厚提高低频屏蔽效果将造成结构笨重，加工困难，所以对强磁场的屏蔽可以采用多层屏蔽结构。

此外被屏蔽的物体不要紧靠屏蔽体，之间应留有一定间隙，防止磁短路现象发生。

并且屏蔽体在设计时，凡是接缝、通风孔等均可能增加磁阻，从而降低屏蔽效果。

所以在设计时一定要考虑磁路，尽可能不阻断磁通的通过。

3 电磁屏蔽结构设计
电磁屏蔽主要用于高频，利用金属界面上的反射和金属层内的吸收来抑制电磁辐射干扰。

屏蔽体通常用良导体制作。

在电磁干扰中，电磁屏蔽的效果在很大程度上取决于机箱的结构设计，即其导电连续性。

机箱上的接缝、开孔及穿过机箱的电缆都是电磁波泄漏源。

合理有效的处理这些泄漏源可以大大提高屏蔽效果。

3.1 机箱（柜）接缝屏蔽
任何实用的屏蔽机箱上都有缝隙，这些缝隙主要是由屏蔽板之间的临时搭接所造成的。

缝隙的导电不连续性，导致在缝隙处产生电磁泄漏现象。

为提高缝隙的屏蔽效果可采取以下措施：（1）增加金属板厚度，可通过增加旁边长度来实现。

（2）减少结合面缝隙宽度，可通过提高结合面加工精度、焊接或整体铸造来实现。

（3）在接缝不平整的地方或在可移动的面板等处，必须使用导电衬垫。

（4）在接缝处涂导电涂料，常用的导电涂料有导电胶、导电酯等。

（5）在不加导电衬垫时，调整紧固螺钉间距。

（6）用螺钉或铆接进行搭接时，应首先在缝的中间部分搭接好，然后再逐渐向两端延伸，以防止金属表面的弯曲。

（7）在底板与机壳的每条缝和不连续处要尽可能好的搭接。

电搭接对壳体的屏蔽效果起决定性作用。

3.2 孔洞屏蔽
在一个实用的机箱上会有很多孔洞和孔缝，如通风口、显示口、安装各种调节杆的开孔等，提高屏蔽效果必须妥善处理机箱上的孔洞和孔缝。

3.2.1 机箱的通风孔
可采用开圆形多孔或加金属丝网的方法提高屏蔽效果。

对于屏蔽要求高的机箱，且通风量要
求不高时可以使用穿孔金属板且孔的直径足够小；当对通风量的要求高时，必须使用截止波导通风板（蜂窝板），否则不能兼顾屏蔽盒通风量的要求。

3.2.2 面板孔屏蔽
当设备需要安装表头、显示器时应对面板孔加以屏蔽，以保证屏蔽的完整性。

较好的方法为在表头或显示器的后方设置屏蔽罩。

屏蔽罩通过导电衬垫与金属面板连接，通过屏蔽罩的进出线设置穿心电容。

3.2.3 测试孔屏蔽
若盒壁较薄，可用具有弹性的按钉堵住调节孔，若盒壁较厚，可以直接孔内攻扣，再用螺钉堵住。

3.2.4 面板各种接口屏蔽
面板开孔如网口、USB口、VGA口等，当这些接口贴上面板时，存在各种缝隙，为此可采用导电橡胶或导电衬垫等。

4 小结
本文从结构设计方面考虑了电子设备机箱如何降低干扰，主要分析了屏蔽结构设计。

除此之外滤波、接地和屏蔽是密不可分的。

所以在产品设计初期，要结合电路设计人员一起规划设计，以增强系统设备工作的可靠性和稳定性。

参考文献
[1]王健石.电子设备结构设计手册[J].北京：电子工业出版社，2002.
[2]区健昌.吕英华.电子设备的电磁兼容性设计[J].北京：电子工业出版社，2003.
[3]周志敏.纪爱华.电磁兼容技术[J].北京：电子工业出版社，2007.
[4]邱成悌.蒋全兴.电子设备结构设原理[J].江苏：东南大学出版社，2001.
作者单位
保定天威新域科技发展有限公司河北省保定市071000 感谢您的阅读！。