杭州远方仪器有限公司
解决EMI问题的几种处理思路
2018-04-11     来源:安规与电磁兼容网    作者:杨继深    浏览:85    评论:0        
导读:产品或设备在设计过程中,机箱上不可避免地会有一些孔洞,例如,观察窗口,安装操作器件的开口,通风口等。这些开口都是不可避免的,我们要设法减小这些开口的泄漏。

产品或设备在设计过程中,机箱上不可避免地会有一些孔洞,例如,观察窗口,安装操作器件的开口,通风口等。这些开口都是不可避免的,我们要设法减小这些开口的泄漏。

有两种处理思路,一种是减小孔洞的电磁泄漏,最普通的方法就是将一个大的开口化为若干小的开口,也可以调整设备内部部件的布局,使强骚扰源、高度敏感源,尽量远离开口。


图1:处理孔洞泄漏的思路(一)

另一种思路是将开口与设备内部的辐射源、敏感源隔离开,从而减小开口的泄漏。而将显示器件、操作器件等直接暴露在外部。这种方案的好处是,不影响人机交互性。

这种方案实际是有一个假设,这就是,显示器件或操作器件自身是不产生电磁骚扰的,或者对外部电磁骚扰不敏感的。如果显示器器件或者操作器件是骚扰源/敏感源,就不能采用这种方法。

采用这个方案时,需要考虑穿过隔离舱的导线的处理,也就是穿过隔离舱的导线不能把机箱内的骚扰带出来,这就是前面所说的“不能有穿过屏蔽机箱的导体”。一般需要采取滤波的方式滤除高频成分,但是滤波器不能影响显示、操作器件的正常工作。

将一个大的开口化为若干小的开口是更常用方法,这种方法避免了穿过隔离舱的导线滤波的问题,简单易行。


图2:处理孔洞泄漏的思路(二)

例如:上图是某台电源设备的情况,这台设备上,用数码管显示电源的工作参数,原来的显示窗口是一个长条开口,不能满足RE102的要求。后来在数码管的每位之间加了一个横条,也就是,将较大的长条窗口分割为多个小窗口,设备满足了RE102的要求。

又例如,在一些显示器的屏幕前面加上一个金属丝网构成的屏蔽玻璃,即满足透光的要求,又起到电磁屏蔽的作用。这种方法的缺点是,有时会影响光学器件的性能。

中图是常用的通风口的方案,这种孔阵通风板可以满足一般屏蔽场合的要求。后面我们会介绍一种专门的通风板材料。

我们一再强调骚扰源与孔洞之间的距离因素,这对于设计而言,增加骚扰源与孔洞之间的距离是一种成本很低,但是效果显著的方法。


图3:处理孔洞泄漏的思路(三)

图中,我们再次给出了孔洞的屏蔽效能的计算公式。

对于磁场而言,屏蔽效能与骚扰源到孔洞的距离D1成三次方的关系。在电场源的场合,是线性关系。

因此,对于磁场源的场合,更应该充分利用这种关系。

在给大家复习一下磁场源的特征,就是那些电压不高,但是电流很大的电路。

实际上,很多开口正是为了磁场源散热而设置的。因为,磁场源意味着大电流,而大电流就会产生更大的热量。

结构设计师们为了更好的散热,往往会把热源靠近开口,这就加剧了电磁泄漏。

这里介绍一些特殊的屏蔽材料。


图4:特殊的屏蔽材料

上左面的是屏蔽玻璃,主要用于显示窗口,或者采光窗口。

屏蔽玻璃有两种构成方法,一种是在两层透明材料之间嵌入金属丝网,如左上图所示。另一种是在普通透明材料上形成一层很薄的金属层。由于为了保证一定的透光性,金属层的厚度很薄,因此导电性不是很好,也就是,反射损耗不大。另外,由于很薄,他的吸收损耗也很小。因此,这种材料的屏蔽效能不是很高。

通风口是最典型的开口,一种简单的方法就是用孔阵板作为通风口。由于通风口一般靠近发热器件,而发热器件之所以发热,是因为有较大的电流,因此其产生磁场为主的骚扰。根据前面的分析,磁场的泄漏与孔的最大尺寸有关。因此,孔阵板的要具有较高的屏蔽效能,每个孔的最大尺寸应该尽量小。通常采用圆形孔阵,因为几何学告诉我们,当最大尺寸一定时,园的面积最大。

过小的开口面积会影响通风量,当需要较大的通风量时,一种解决方案是截止波导通风板,如中图所示。这种通风板由于在形状上象蜂巢,因此又叫做蜂窝板。蜂窝板的每个开口的最大尺寸决定了其适应的最高频率,蜂窝板的厚度决定了他的屏蔽效能。

上图是安装在机柜上的蜂窝板。

无论屏蔽玻璃,还是蜂窝板,使用时需要注意他们与屏蔽机箱基体之间的接触缝隙的处理,防止缝隙导致电磁泄漏。

       小结

机箱面板上面的各种开孔都是潜在的电磁泄漏源,在结构设计时要特别关注。

减少孔洞电磁泄漏的基本思路如下:

1.孔洞尽量远离内部辐射源和敏感源;

2.避免较大尺寸的孔洞,可用多个较小尺寸的孔洞代替一个大尺寸的孔洞;

3.可以用隔离仓的方法将内部辐射源和敏感源隔开。
 

 

 
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