使用EMI屏蔽以减少电子设计中的辐射发射

电子噪音无处不在。作为一名设计师，你需要拥有所有可以保护你的设备的工具。这篇文章是关于电磁屏蔽的，可以广泛用于改善设备的电磁行为和保护它免受外部干扰的工具。

了解辐射排放

根据麦克斯韦的方程式，每次都有通过导体循环的电流时，产生磁场。另外，每次存在磁场时，也是电场。由于这些电磁场的辐射方面，它们被广泛称为辐射排放。

这些辐射会导致电路或整个印刷电路板(PCB)出现问题。在一个理想的电路中，你只会发现电路本身产生的信号、电流和电压。在现实世界中，会有噪音。当一个电路的信号受到其他信号的干扰时就会发生这种情况。

由于电磁信号的性质，不可能避免噪音的存在，但是可以显着降低其效果。

重要的是，一个设备在运行时不影响他人，就像设备不受他人的影响一样。磁化率是电路或系统在受到干扰的情况下仍能继续工作的能力。这种敏感性将由应用的噪音水平决定。根据应用(汽车、医疗、军事等)不同程度的敏感性是可以接受的。

必须适当地设计每个电路，装置或系统，以尽可能地辐射发射，并且仅易于到高水平的电磁场。

EMC认证

电磁兼容性（EMC）认证是任何上市产品的必要步骤。每个产品都必须受到影响EMC测试确保它在安装时不会影响任何其他设备(即排放测试)，并且即使周围地区有其他系统(即敏感性测试)，它的运行也能正常。

电磁兼容测试是在一个暗室中进行的。使用的图像礼貌黑们实验室

电子设计通常安装在外壳内。金属外壳很好地限制了电磁场，但它们并不完美。电路板和外壳之间的结合出现了孔或槽，电磁场可以通过它们。电磁干扰屏蔽可以很方便地覆盖这些孔。

此外，在许多产品设计中都存在一个共同的问题:EMC认证只在其设计周期的最新阶段考虑。此时，机电设计被冻结，EMC工程师几乎没有空间修改产品以解决电磁问题。正因为如此，通常需要有一套工具来解决辐射问题，而无需修改PCB。在这些情况下，EMI屏蔽起着关键作用。

电子产品的全球趋势是小而快。pcb有越来越多的快速数字电路，上升时间非常短。上升时间越短，带宽就越大，因此波长就越小。当电路中出现的波长与PCB的物理尺寸相当时，问题就出现了。如果这些波长足够小，它们可以到达外部，并与其他设备产生干扰。

可以使用EMI屏蔽，即有助于覆盖这些小孔的磁性材料并改善机械外壳的法拉第笼效果来关闭这些开口。

计算电磁干扰屏蔽效能和蒙皮深度

有Myriad EMI屏蔽，所有这些都有不同的材料和形状。然而，它们都具有相同的共同目标：限制电磁场。

屏蔽元件充当阻挡电磁排放的屏障。该阻塞过程实际上是巨大的衰减，其取决于电磁波的频率和屏蔽元件的材料。

当波撞击屏蔽材料时，会产生两种新波:反射波和透射波。因此，入射波的能量被分为这两种波。传输组件是相关的，因为它将走到外面，穿过屏蔽材料。屏蔽的有效性将决定其衰减该组件的能力。

蒙皮深度是波的振幅减小1/e之前所能传播的距离。它是一个取决于材料的磁导率、频率和电阻率的因素。可以近似为:

\[\delta = \根号{\frac {2}{\omega \mu \sigma}}\]

其中，为电导率，为磁导率，为角频率。

使用屏蔽材料的目标是在通过它之后尽可能地降低波浪的幅度。因此，选择材料类型以及其厚度至关重要T.确保系统的所有频率都被衰减了。

通过屏蔽效果（SE）给出了屏蔽材料在此任务上有多好，如下所示：

\ [s.e = 20log \ frac {\ eta_o} {4 \ eta_s} + 20loge ^ {t / \ delta}（db）\]

这里，第一术语对应于反射损耗和第二术语以吸收损失。

EMI屏蔽的类型

您选择的EMI屏蔽类型将取决于产品类型，电磁要求和环境条件。最常见的EMI屏蔽如下：

• EMI垫圈
• EMI屏蔽胶带
• 金属夹子
• 屏蔽箱

EMI垫圈

EMI垫圈是用于覆盖由于两个机械表面之间的不规则性而出现的微孔。它们也可以用来改善接地连接。他们有一个粘合部分和许多型材，所以他们可以很容易地安装在不同类型的机械接头

可以切割垫圈以适应任何系统。礼貌Wurth Elektronik

EMI屏蔽胶带

当你想要确保所有的微孔被覆盖，但没有很多垂直空间的选择，如EMI垫圈，EMC磁带是相当方便的。这些胶带的顶部有高导电性的材料，比如镍或铜，另一边有粘合剂。

EMC磁带有很多种宽度和长度。使用的图像礼貌荷兰屏蔽系统BV

金属夹子

任何设备都需要一个短、宽、直接的接地连接。如果这个连接做得不好，一个不需要的单极子形成，然后它将辐射电磁场。金属夹改善了这种连接并加强了机械连接。

屏蔽柜

诸如微处理器，存储器IC和射频（RF）阶段的组件是常见的干扰源。您可以选择在PCB级别将屏蔽柜放置在它们上面单独屏蔽它们。

屏蔽柜可以安装在PCB上。使用的图像礼貌Harwin电子。

结论

所有电路都发出电磁辐射，并且易于被他人辐射。获得将产品带到市场所需的认证可能是一个痛苦的测试过程。

在所有形状和类型中，EMI屏蔽是对抗EMI问题的基础。

参考文献

• 电磁兼容性工程。亨利W. OTT。John Wiley＆Sons，Inc。2009
• EM Geosci。
• 2020年学习EMC,屏蔽理论。

使用Works from创建的特色图像马库斯Bautsch和Harwin电子。