三 结构设计与电磁兼容(emc).pdf

您身边的EMC&防雷技术顾问第三章 结构设计与电磁兼容1您身边的EMC&防雷技术顾问3.1 3.1 结构与电磁兼容的关系2您身边的EMC&防雷技术顾问结构设计师的困惑•结构设计与电磁兼容有什么关系？结构设计与电磁兼容有什么关系？ •结构设计中，需要从哪些方面考虑电磁兼容问题？结构设计中，需要从哪些方面考虑电磁兼容问题？ •需要了解哪些电磁兼容方面的知识？需要了解哪些电磁兼容方面的知识？3您身边的EMC&防雷技术顾问（1 1）对传导发射的影响电源线滤波器安装不当：电源线滤波器安装不当：•滤波器前后隔离不好滤波器前后隔离不好 •滤波器接地阻抗过高滤波器接地阻抗过高 •滤波器安装位置不当滤波器安装位置不当电源线滤波器是电源线上不可缺少的器件，它的效果与安装方式关系很大电源线滤波器是电源线上不可缺少的器件，它的效果与安装方式关系很大4您身边的EMC&防雷技术顾问（2 2）对辐射发射的影响机箱的屏蔽机箱的屏蔽线路板的接地线路板的接地电缆屏蔽层的端接电缆屏蔽层的端接内部电缆的屏蔽内部电缆的屏蔽I/O端口滤端口滤 波器的安装波器的安装5您身边的EMC&防雷技术顾问（3 3）对ESDESD抗扰性的影响线路板的接地线路板的接地内部电缆铺设、屏蔽内部电缆铺设、屏蔽I/O端口滤端口滤 波器的安装波器的安装外部电缆屏蔽外部电缆屏蔽 导电不连续导电不连续 点的处理点的处理直接放电在机壳上产生电流，间接放电相当于电磁场辐射直接放电在机壳上产生电流，间接放电相当于电磁场辐射6您身边的EMC&防雷技术顾问（4 4）对电源线抗扰性的影响AC/DCEFT/浪涌浪涌浪浪 涌涌 保保 护护滤滤 波波 器器安装位置安装位置接地方式接地方式7您身边的EMC&防雷技术顾问（5 5）对辐射抗扰性的影响线路板的接地线路板的接地内部电缆铺设、屏蔽内部电缆铺设、屏蔽I/O端口滤端口滤 波器的安装波器的安装外部电缆屏蔽外部电缆屏蔽机箱屏蔽机箱屏蔽电磁场辐射电磁场辐射8您身边的EMC&防雷技术顾问（6 6）对信号电缆抗扰性的影响线路板的接地线路板的接地内部电缆的屏蔽内部电缆的屏蔽I/O端口滤端口滤 波器的安装波器的安装注入骚扰注入骚扰屏蔽电缆屏蔽电缆9您身边的EMC&防雷技术顾问结构设计的考虑1. 机箱机箱/机柜的电磁屏蔽机柜的电磁屏蔽2. 内部电缆的铺设、屏蔽内部电缆的铺设、屏蔽3. 外部电缆的屏蔽外部电缆的屏蔽4. 电源线滤波器的安装电源线滤波器的安装5. 信号线滤波器的安装信号线滤波器的安装6. 线路板与金属机壳的连接（与线路板与金属机壳的连接（与PCB设计有关）设计有关）10您身边的EMC&防雷技术顾问3.2 3.2 电磁屏蔽11您身边的EMC&防雷技术顾问3.2.1 3.2.1 机箱屏蔽的作用12您身边的EMC&防雷技术顾问不仅仅与辐射有关传统认为：传统认为： 屏蔽机箱是解决辐射相关问题的重要途径。

屏蔽机箱是解决辐射相关问题的重要途径实际上：实际上： 电源线传导发射的问题、（电源线和信号电缆）传导抗扰性的问电源线传导发射的问题、（电源线和信号电缆）传导抗扰性的问 题、静电放电的问题都与屏蔽机箱有关题、静电放电的问题都与屏蔽机箱有关13您身边的EMC&防雷技术顾问作用（一）：遮挡电磁波辐射抗扰性的要求辐射抗扰性的要求辐射发射的要求辐射发射的要求内部有互连线内部有互连线 时，屏蔽更时，屏蔽更 重要重要14您身边的EMC&防雷技术顾问作用（二）：滤波隔离和地没有屏蔽机箱，没有屏蔽机箱， 滤波器的作用滤波器的作用 很小，甚至没有很小，甚至没有做为滤波器的“地”，并起到隔离做为滤波器的“地”，并起到隔离 滤波器前后耦合的作用滤波器前后耦合的作用15您身边的EMC&防雷技术顾问作用（三）：静电放电保护耦合板耦合板间接放电实际上产间接放电实际上产 生辐射性骚扰生辐射性骚扰塑料机箱虽然有利于塑料机箱虽然有利于 防护直接放电，但对防护直接放电，但对 间接方面敏感间接方面敏感金属机箱必须经过屏蔽设金属机箱必须经过屏蔽设 计才能抗计才能抗ESD 16您身边的EMC&防雷技术顾问关于屏蔽的困惑1.什么材料可以做为电磁屏蔽材料使用？什么材料可以做为电磁屏蔽材料使用？2.某种材料的屏蔽效能是一定的吗？某种材料的屏蔽效能是一定的吗？3.屏蔽壳体需要接“地”吗？屏蔽壳体需要接“地”吗？4.为什么屏蔽机壳好像没有起到作用？为什么屏蔽机壳好像没有起到作用？17您身边的EMC&防雷技术顾问关于屏蔽的清醒认识金属机箱金属机箱   屏蔽机箱屏蔽机箱屏蔽机箱不能解决所有辐射相关的问题屏蔽机箱不能解决所有辐射相关的问题18您身边的EMC&防雷技术顾问3.2.2 3.2.2 电磁屏蔽的原理19您身边的EMC&防雷技术顾问关于电磁场屏蔽的简单理解入射电磁场入射电磁场E0感应电流感应电流感应电磁场感应电磁场泄漏电磁场泄漏电磁场E120您身边的EMC&防雷技术顾问屏蔽效能的定义入射波入射波E1(或或H1））穿透波穿透波E2(或或H2））屏蔽效能屏蔽效能:电场：电场：SE = 20 lg ( E1/ E2) dB磁场：磁场：SE = 20 lg ( H1/ H2) dB 21您身边的EMC&防雷技术顾问屏蔽效能的表示方法22您身边的EMC&防雷技术顾问屏蔽效能的分析入射波入射波场强场强距离距离吸收损耗吸收损耗AR1R2SE ＝＝ R1 ＋＋ R2 ＋＋A＋＋B ＝＝ R＋＋ A＋＋BB23您身边的EMC&防雷技术顾问0.5mm0.5mm厚铝板对不同场的屏效除了低频磁场以除了低频磁场以 外，屏效足够外，屏效足够思考题：思考题： 为什么高频差为什么高频差 别小？别小？低频磁场最难屏蔽低频磁场最难屏蔽24您身边的EMC&防雷技术顾问塑料机箱的导电喷涂25您身边的EMC&防雷技术顾问作业题（2424）某屏蔽盒，需要对某屏蔽盒，需要对1kHz的磁场具有的磁场具有40dB的吸收损耗，应该用钢板，的吸收损耗，应该用钢板，还是铝板，作为屏蔽材料？还是铝板，作为屏蔽材料？26您身边的EMC&防雷技术顾问3.2.3 3.2.3 实际机箱的屏蔽难点27您身边的EMC&防雷技术顾问机箱屏蔽的秘密屏蔽体屏蔽体 导电连续导电连续没有穿过屏没有穿过屏蔽体的导体蔽体的导体有效的屏蔽机箱有效的屏蔽机箱不要忘记：不要忘记：选择适当的屏蔽材料选择适当的屏蔽材料你知道吗：你知道吗：与屏蔽体接地与否无关与屏蔽体接地与否无关28您身边的EMC&防雷技术顾问孔洞的最大尺寸决定了泄漏多个小孔，比一个大多个小孔，比一个大 孔，具有更小的泄漏。

孔，具有更小的泄漏29您身边的EMC&防雷技术顾问孔洞的电磁泄漏30您身边的EMC&防雷技术顾问开口尺寸、频率与屏效的关系31您身边的EMC&防雷技术顾问多个孔洞的电磁泄漏多个孔会降低屏蔽效能，孔多个孔会降低屏蔽效能，孔 阵的场合，仅考虑孔洞数量阵的场合，仅考虑孔洞数量 （设为（设为n）最多一排最多一排32您身边的EMC&防雷技术顾问孔洞在近场区的屏蔽效能若若ZC  （（7.9/Df）：（说明是电场源））：（说明是电场源）SE   48 + 20lg ZC– 20lg L f 若若ZC （（7.9/Df）：（说明是磁场源））：（说明是磁场源）SE   20lg (  D/L)（注意：对于磁场源，屏效与频率无关！）（注意：对于磁场源，屏效与频率无关！）33您身边的EMC&防雷技术顾问缝隙的泄漏低频起主要作用低频起主要作用高频起主要作用高频起主要作用相当于一些列小孔，泄漏量取决于孔的尺寸，接触面的电阻相当于一些列小孔，泄漏量取决于孔的尺寸，接触面的电阻实际缝隙形成的实际缝隙形成的 孔尺寸很小，因孔尺寸很小，因 此，仅在较高频此，仅在较高频 率出现泄漏这率出现泄漏这 对于对于RE102的的 诊断很有用。

诊断很有用34您身边的EMC&防雷技术顾问衡量缝隙泄漏的物理量转移阻抗：转移阻抗： ZT= V/IVI入射电磁场入射电磁场感应电流感应电流35您身边的EMC&防雷技术顾问影响缝隙转移阻抗的因素主要靠金属之间的直接接触，而不是电容，（主要靠金属之间的直接接触，而不是电容，（100pf的电容在的电容在1GHz，，仍然有仍然有1.2 阻抗阻抗））金属直接接触的电阻与：涂覆层、接触面、施加的压力，有关金属直接接触的电阻与：涂覆层、接触面、施加的压力，有关36您身边的EMC&防雷技术顾问贯通导体的电磁泄漏~内部电磁场内部电磁场泄漏电磁场泄漏电磁场感应电压感应电压屏蔽体界面屏蔽体界面感应电流回路感应电流回路37您身边的EMC&防雷技术顾问3.2.4 3.2.4 缝隙的处理38您身边的EMC&防雷技术顾问电磁密封衬垫的作用电磁密封衬垫电磁密封衬垫缝隙缝隙39您身边的EMC&防雷技术顾问电磁密封衬垫的种类• 金属丝网衬垫金属丝网衬垫(带橡胶芯的和空心的带橡胶芯的和空心的)•导电橡胶导电橡胶(不同导电填充物的不同导电填充物的)•指形簧片指形簧片(不同表面涂覆层的不同表面涂覆层的)•螺旋管衬垫螺旋管衬垫(不锈钢的和镀锡铍铜的不锈钢的和镀锡铍铜的)•导电布导电布40您身边的EMC&防雷技术顾问常用导电橡胶材料橡胶材料：硅橡胶，氟硅橡胶，氟碳橡胶橡胶材料：硅橡胶，氟硅橡胶，氟碳橡胶41您身边的EMC&防雷技术顾问金属丝网密封垫单一丝网衬垫单一丝网衬垫复合丝网衬垫复合丝网衬垫42您身边的EMC&防雷技术顾问指形簧片不同的涂敷层适不同的涂敷层适 应不同的屏蔽体应不同的屏蔽体 材料。

材料43您身边的EMC&防雷技术顾问簧片适合滑动接触44您身边的EMC&防雷技术顾问导电布电磁密封衬垫45您身边的EMC&防雷技术顾问螺旋管电磁密封衬垫46您身边的EMC&防雷技术顾问怎样选择电磁密封衬垫1.屏蔽效能：纯金属密集接触最好屏蔽效能：纯金属密集接触最好2.安装方式：正面压、滑动，安装空间安装方式：正面压、滑动，安装空间3.环境密封要求：环境密封要求：4.环境适应性：环境适应性：47您身边的EMC&防雷技术顾问屏蔽效能的表示方法48您身边的EMC&防雷技术顾问转移阻抗的测量49您身边的EMC&防雷技术顾问转移阻抗测量夹具50您身边的EMC&防雷技术顾问电磁密封衬垫的测量方法51您身边的EMC&防雷技术顾问屏蔽效能与材料一般情况下，电磁密封衬垫的屏蔽效能都能够一般情况下，电磁密封衬垫的屏蔽效能都能够 满足要求几种材料的趋势如下：满足要求几种材料的趋势如下：频率频率屏蔽屏蔽 效能效能铍铜簧片铍铜簧片 螺旋管螺旋管导电橡胶导电橡胶导电布导电布丝网条丝网条52您身边的EMC&防雷技术顾问屏蔽效能与形变量形变量形变量屏蔽效能屏蔽效能20%保持一定的形变量对于保持一定的形变量对于 保持屏蔽一致性很重要保持屏蔽一致性很重要应用在这个区间应用在这个区间53您身边的EMC&防雷技术顾问不能忽视电磁密封衬垫的反弹力54您身边的EMC&防雷技术顾问作业题（2525）安装电磁密封衬垫时，怎样保证衬垫的型变量为一个固定的安装电磁密封衬垫时，怎样保证衬垫的型变量为一个固定的 数量？数量？55您身边的EMC&防雷技术顾问EMIEMI衬垫的安装方法56您身边的EMC&防雷技术顾问3.2.5 3.2.5 孔洞的处理57您身边的EMC&防雷技术顾问通风口的设计通风口不允许用一个通风口不允许用一个 大口。

要用多孔板要用多孔板通风量与屏蔽效能是通风量与屏蔽效能是 一对矛盾一对矛盾58您身边的EMC&防雷技术顾问截止波导管的概念插入损耗插入损耗插入损耗插入损耗截止区截止区fCd = 直径，英寸直径，英寸59您身边的EMC&防雷技术顾问截止波导管的屏蔽效能当频率小于当频率小于fC/5时，长度为时，长度为t，直径为，直径为d的截的截 止波导管的损耗为：止波导管的损耗为：总的屏蔽效能为：总的屏蔽效能为：+60您身边的EMC&防雷技术顾问截止波导管的应用61您身边的EMC&防雷技术顾问作业题（2626）蜂窝板的孔径有大、有小，怎样选择孔径的大小？蜂窝板的孔径。