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实用屏蔽体设计的关键!

一般除了低频磁场外,大部分金属材料可以提供100dB以上的屏蔽效能。但在实际工作中,要达到80dB以上的屏蔽效能也是十分困难的。这是因为,屏蔽体的屏蔽效能不仅取决于屏蔽体的结构。屏蔽体要满足电磁屏蔽的基本原则。电磁屏蔽的基本原则有两个:
 
电磁屏蔽材料
 
1、屏蔽体的导电连续性:这指的是整个屏蔽体必须是一个完整的、连续的导电体。这一点在实现起来十分困难。因为一个完全封闭的屏蔽体是没有任何使用价值的。一个实用的机箱上会有很多孔缝造成屏蔽:通风口、显示口、安装各种调节杆的开口、不同部分的结合缝隙等。由于这些导致导电不连续的因素存在,如果设计人员在设计时没有考虑如何处理,屏蔽体的屏蔽效能往往很低,甚至没有屏蔽效能。
 
2、不能有直接穿过屏蔽体的导体:一个屏蔽效能再高的屏蔽机箱,一旦有导线直接穿过屏蔽机箱,其屏蔽效能会损失99.9%(60dB)以上。但是,实际机箱上总会有电缆穿出(入),至少会有一条电源电缆存在,如果没有对这些电缆进行妥善的处理(屏蔽或滤波),这些电缆会极大的损坏屏蔽体。妥善处理这些电缆是屏蔽设计的重要内容之一(穿过屏蔽体的导体的危害有时比孔缝的危害更大)。电磁屏蔽体与接地无关:对于静电场屏蔽,屏蔽体是必须接地的。但是对于电磁屏蔽,屏蔽体的屏蔽效能却与屏蔽体接地与否无关,这是设计人员必须明确的。在很多场合,将屏蔽体接地确实改变了电磁状态,但这是由于其它一些原因,而不是由于接地导致屏蔽体的屏蔽效能发生改变。
 
孔洞电磁泄漏的估算:在远场区:SE=100-20lgL-20lgf+20lg(1+2.3lg(L/H)) 若L≥λ/2,则SE=0 dB ,这时,孔洞是完全泄漏的。
公式中: L=缝隙的长度(mm)H=缝隙的宽度(mm)   f=入射电磁波的频率(MHz),这个公式是在远场区中,最坏的情况下(造成最大泄漏的极化方向)的屏蔽效能(实际情况下屏蔽效能可能会更大一些)。 
 
在近场区:若辐射源是电场辐射源   SE=48+20lgZC-20lgLf+20lg(1+2.3lg(L/H)) 若辐射源是磁场辐射源   SE=20lg(πD/L)+20lg(1+2.3lg(L/H))

公式中:ZC=辐射源电路的阻抗(Ω)D=孔洞到辐射源的距离(m)L、 H =孔洞的长、宽(mm)f=电磁波的频率(MHz)注意: 
 
1)近场区,孔洞的泄漏与辐射源的特性有关。当辐射源是电场源时,孔洞的泄漏远比远场小(屏蔽效能高),当辐射源是磁场源时,孔洞的泄漏远比远场大(屏蔽效能低)。
 
2)对于近场,磁场辐射源的场合,屏蔽效能与电磁波的频率没有关系,因此,千万不要认为辐射源的频率较低(许多磁场辐射源的频率都较低),而掉以轻心。
 
3)这里对磁场辐射源的假设是纯磁场源,因此可以认为是一种在最坏条件下,对屏蔽效能的保守计算。对于磁场源,屏蔽与孔洞到辐射源的距离有关,距离越近,则泄漏越大。这点在设计时一定要注意,磁场辐射源一定要远离孔洞。
 
多个孔洞的情况:当N个尺寸相同的孔洞排列在一起,并且相距很近(距离小于λ/2)时,造成的屏蔽效能降低10 lgN。在不同面上的孔洞不会增加泄漏,因为其辐射方向不同,这个特点可以在设计中用来避免某一个面的辐射过强。
 
如上所述,屏蔽体上的孔洞是造成屏蔽体泄漏的主要因素之一。孔洞产生的电磁泄漏并不是一个固定的数,而是与电磁波的频率、种类、辐射源与孔洞的距离等因素有关。

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