一、電磁屏蔽概念
電磁波是電磁能量傳播的主要方式,高頻電路工作時(shí),會(huì )向外輻射電磁波,對鄰近的其它設備產(chǎn)生干擾。另一方面,空間的各種電磁波也會(huì )感應到電路中,對設備造成干擾。電磁屏蔽的作用就是切斷電磁波的傳播路徑,從而消除干擾。在解決電磁干擾問(wèn)題的諸多手段中,電磁屏蔽是最基本的和有效的,好處是不會(huì )影響設備的正常工作,因此不需要對電路做任何修改。
二、屏蔽體設計的兩個(gè)重要點(diǎn)
一般除了低頻磁場(chǎng)外,大部份金屬材料可以提供100dB以上的屏蔽效能,但在實(shí)際工程中,要達到80dB以上的屏蔽效能也是十分困難的。這是因為:屏蔽體的屏蔽效能不僅取決于構成屏蔽體的材料,而且還取決于屏蔽體的結構設計。屏蔽體要滿(mǎn)足電磁屏蔽的基本原則有以下兩個(gè)方面:
1)屏體的導電連續性:這個(gè)是整個(gè)屏蔽體必須是一個(gè)完整的、連續的導電體,這一點(diǎn)在實(shí)現起來(lái)十分的困難,因為一個(gè)完全封閉的屏蔽體是沒(méi)有任何價(jià)值的。一個(gè)實(shí)用的機箱上會(huì )有很多的孔縫,會(huì )使屏蔽效能降低,如:通風(fēng)口、顯示口、安裝各種調節桿或者連接器的開(kāi)口、不同部分結構結合時(shí)的縫隙等。如果設計人員在設計時(shí)沒(méi)有考慮如何處理這些導致導電不連續的因素,屏蔽體的屏蔽效能往往會(huì )很低,甚至沒(méi)有屏蔽效能。
2)不能有直接穿過(guò)屏蔽體的導體:一個(gè)屏蔽效能再高的屏蔽機箱,一旦有導體直接穿過(guò)屏蔽機箱,其屏蔽效能會(huì )損失99.9%(60dB)以上,但是,實(shí)際機箱上總是會(huì )有電纜穿出或者穿入,至少會(huì )有一條電源電纜的存在,如果沒(méi)有對這些電纜進(jìn)行妥善的處理(屏蔽和濾波),這些電纜會(huì )極大的損壞屏蔽體。妥善處理這些電纜是屏蔽設計中的重要內容之一。(穿過(guò)屏蔽體的導體的危害有時(shí)比孔縫的危害更大)。
三、屏蔽設計中針對結構部份的設計思路
一般結構設計中,我們以設備的機箱為例,通常有電源線(xiàn)、信號線(xiàn)和控制線(xiàn)等的穿入和引出,由于通風(fēng)、功能調節、顯示等目的需要在機箱上的相應位置開(kāi)孔,箱體又由箱體和蓋板等的結合而成,各個(gè)部份不可避免的有泄漏,導致屏蔽效果降低。
屏蔽機箱上的導電不連續的因素有下列幾項:縫隙、通風(fēng)孔、顯示窗、指示燈、操作部件、表頭孔、電源線(xiàn)和信號線(xiàn)和控制線(xiàn)的出入口等,屏蔽設計的關(guān)鍵是如何有效的抑制電磁能量從上述因素中泄漏,以達到提高屏蔽效能的目的。
1、解決縫隙泄漏的措施
1)保持接觸面較好的平整度,這可以減小接觸電阻、增加電容任何加工金屬殼體的接觸面都不會(huì )是完全的平整和良好接觸,會(huì )出現如下圖所示,鋁銑加工的殼體,由于是數控機床加工,誤差較小,而鈑金類(lèi)的殼體平面度誤差由于客觀(guān)因素會(huì )比鋁銑殼體要大得多,保證接觸面較好的平整度,會(huì )極大的減少電磁密封材料的使用量,從而減少成本。
2)使用盡量多的緊固螺釘,這也可以減小接觸電阻、增加電容。
3)使用電磁密封材料,消除縫隙上的不接觸點(diǎn)。
由于接觸面的平整度問(wèn)題和電磁屏蔽要求問(wèn)題,所以需要我們針對接觸面,針對縫隙必須要使用一些電磁密封材料。(如下圖)
2、面板上顯示器件的處理
1)很小的顯示器件(如指示燈),如果顯示器件很小,可以采用直接在面板上開(kāi)小孔的方法,將顯示器件安裝在機箱內,小孔下方。只要在面板上開(kāi)的孔很?。ㄐ∮?mm),一般不會(huì )造成嚴重的電磁泄漏。但從孔洞的泄漏原理可以知道,輻射源距離孔洞很近時(shí),孔洞的泄漏是相當嚴重的。因此,由于顯示器件距離小孔很近,也有可能產(chǎn)生泄漏。這時(shí),在小孔上栽一只截止波導管,用一個(gè)導光柱,完成指示作用。如果由于美觀(guān)或者其它因素,不能使用這種方法,可以采用下圖所示的方法來(lái)完成。對電路采取完善的屏蔽,而將顯示器件暴露出來(lái)。許多機箱采用這種辦法,將顯示器件安裝在一塊裝飾用的面板上。
2)較大的顯示器件:(如顯示屏)這時(shí)有兩種方法。一種方法是在顯示窗處使用透明屏蔽配料,如下圖所示。另外一種方法類(lèi)似于上圖所示,用隔離艙將顯示器件與設備的其它電路隔離開(kāi),使內部電路輻射的能量不會(huì )穿出機箱,外部的干擾不會(huì )侵入到內部電路。
3、面板上連接器件的屏蔽處理
注:不管是連接器法蘭面在外面還是在內,都需要在與殼體接觸面上安裝導電襯墊,以達到防泄漏的目的。
注:導電墊與殼體和連接器的接觸部位要求是導電的,不允許有絕緣漆存在。
4、通風(fēng)口的屏蔽處理
孔洞的電磁泄漏與孔洞的大尺寸有關(guān),因此在屏蔽機箱的通風(fēng)孔設計上,往往采用與一個(gè)大孔相同開(kāi)口面積的多個(gè)小孔構成的孔陣代替一個(gè)大孔,如下圖所示。
這樣作的好處是:
1)提高孔的截止頻率,提高了單個(gè)孔的屏蔽效能;
2)增加輻射源到孔的相對距離(與孔的尺寸相比),減少孔的泄漏(孔的泄漏與輻射源到孔的距離有關(guān))
3) 如果穿孔板有一定的厚度,可以增加截止波導的衰減作用。
當屏蔽體的屏蔽效能要求不高,并且對通風(fēng)量的要求不高時(shí),可以采用穿孔金屬板,穿孔金屬板的優(yōu)點(diǎn)是成本低,但屏蔽效能與通風(fēng)量之間的矛盾突出。
如果對屏蔽效能和通風(fēng)量的要求較高時(shí),可以使用截止波導通風(fēng)板。這種通風(fēng)板由許多個(gè)六角形截止波導管構成,由于截止波導管的屏蔽效能較高,并且每個(gè)波導管的壁厚很薄,因此這種通風(fēng)板兼有良好的通風(fēng)特性和電磁屏蔽效能。使用截止波導板時(shí),同樣要注意與機箱基體之間的搭接。一般使用焊接或電磁密封材料連接。