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屏蔽EMI 辐射发射 -利用屏蔽罩和软导电屏蔽材料

受当今电子产品种类日益增多的影响,各种带电运行的设备及产品都在不断产生各个频率的射频干扰向外辐射,由此产生了复杂的EMC电磁兼容问题。虽然各种国标、IEC标准、CE等都对各行业电子产品的EMC问题进行了标准限值,但因为EMI辐射发射比较抽象。能得到辐射发射图,但是面对冰冷的PCB却无从下手。所以很多EMC工程师在整改电磁兼容问题时会采用屏蔽的方法来遏制产品的向外辐射干扰,同时也能防止其他设备干扰到自己的设备。如何屏蔽呢?这就是本文说要讲诉的金属机箱、机柜、薄膜屏、屏蔽罩在辐射发射EMI整改中的运用方法,文章最后也给出了如何快速测试增加屏蔽材料前后的屏蔽效能。

减弱EMI辐射干扰的方法

电磁干扰信号的传播与声音的传播是类似的,我们知道当周围有噪声时可以通过以下三个方法来减少噪声:

  1. 从声源处减弱,(直接用罩子罩住)
  2. 送传播过程中减弱,(种树等方法发射声波信号)
  3. 从接收方减弱。(戴耳塞等)
电子产品声源和辐射源的传播图
电子产品声源和辐射源的传播图

从上图可知,电子产品向外发射的电磁波信号在EMC检测领域由EMI接收天线从固定距离收集并测试出具体数据,然后与国标等EMC标准要求比对以判定产品是否符合标准,上图的传播路径在EMI电波暗室内是一个校准过场均匀性的空间,不会有任何阻挡物,后端的EMI天线也是标准要求的固定天线,所以综上所述,不可能在传播路径和接收天线处去减弱EMI信号,我们就只能从开始的辐射源入手了。

屏蔽罩的使用方法

增加一个金属屏蔽罩是在辐射源进行遏制的最好方法参考EUTTEST代理销售的EMC实验室中的屏蔽室及电波暗室等建筑结构可知,焊接完好的且有一定厚度的金属壳体是可以屏蔽EMI噪声的。此时金属屏蔽罩的屏蔽效能取决于焊接的质量和材料厚度,根据dB电压计算公式,只要下降6dB的信号即可让EMI噪声减小一倍。所以此方法在整改EMC问题时非常有效。

屏蔽箱的外形如下图所示,屏蔽箱由金属外壳构建,电子产品在内部可以随意工作不会向外发射,且不会被其他设备干扰。不过大部分电子产品都是有辅助工作设备的,它们会被放到屏蔽箱外面,此时就需要在屏蔽箱上打孔装上互联线缆以保持设备间的通信,屏蔽箱打孔就会造成屏蔽泄露,此时还得对接口处做屏蔽处理、线缆做屏蔽处理等操作,详细请查看我公司其他介绍,本文暂不对此问题深究。

常见屏蔽箱的结构图
常见屏蔽箱的结构图

PCB屏蔽方法:

以上我们介绍了使用机柜来屏蔽的方法,实际上大部分PCB电路板都是装到一个熟料壳里封装后作为产品销售的,我们不可能要求用户自己去做屏蔽,所以我们需要使用金属材料罩住干扰发射源。下图为某款市面手机的电路板,从图中可以看到大部分的芯片和模块都被黑色材料盖住,这就是PCB引用机柜屏蔽的方法来快速改善EMI干扰。这些材料有的是软性的,有的是金属片,它们都有一个共同特点就是可以导电,有的材料则是将金属层的软材料放到两层绝缘材料中间并涂上胶水使用,所以它实质上还是一个金属壳,只是它没有那么硬。所以我们都可以统称它们为用于EMI噪声改善的金属屏蔽罩。

某市面手机的PCB屏蔽图
某市面手机的PCB屏蔽图

 

最后引出另外一个问题,当屏蔽材料贴到电路板后,或者加了屏蔽罩后,我们如何得知增加屏蔽罩后,PCB向外发射的 EMI 电磁波干扰EMC问题是否有改善?

关于此问题请查看其他参考资料:利用近场探头及EMSCANNER快速扫描测试机柜屏蔽效能