机柜通风孔的电磁屏蔽设计.pdf

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1、.机柜通风孔的电磁屏蔽设计1、EMC定义各权威机构或专家对电磁兼容都有自己的见解，互相略有不同。通俗的说电磁兼容（EMC）是设备或分系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中的任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。解决电磁兼容应该站在系统的角度，全面地看待问题。电磁兼容涉及电路设计、PCB布线、电缆设计、系统布局、结构设计等多方面问题，甚至与软件设计都有关系。2、解决EMC问题的手段当设备中“电磁干扰源—耦合路径—敏感部件”三要素同时存在时，才会出现EMI问题。EMC设计就是针对三要素中的一个或几个，采取某些技术措施，限制或消除其影响，从而得到兼容性好、成本和重量可接受的设计。从理论上

2、讲，单板是所有EMI问题的源头，即“电磁干扰源”，是EMC设计的重中之重。应该花费90%的精力放在单板设计上面。结构和电缆屏蔽设计是解决“耦合路径”的有效办法，也是解决RE（目前最棘手的问题）的有效手段，但是一般不要提出太高的要求。由于结构屏蔽的工艺稳定性差、加工安装影响十分大，其一致性差，设计时应该留较大的安全余量。结构的屏蔽是以成本为代价的，要求越高，成本会急剧增加。结构屏蔽是实现产品电磁兼容的重要手段，完整的结构屏蔽体要达到90dB的屏蔽效能是毫不困难的。屏蔽体由于散热、部件安装、缝隙等问题降低了屏蔽效能。开孔时必须考虑到屏蔽辐射干扰的因素。电缆设计主要是线缆布局以及是否采用屏蔽

3、电缆。单板的EMC设计、电缆设计这里不予讨论，主要论述结构的屏蔽问题。3、结构对EMC的影响结构设计与产品EMC指标相关的主要有：辐射发射（RE），辐射敏感度（RS）——屏蔽、接地工频磁场敏感度（MS）——磁屏蔽静电放电（ESD）——接地..传导发射（CE），传导敏感度（CS）——滤波器的接地结构设计影响最大的指标是辐射发射（RE），静电放电（ESD），一般不考虑快速瞬态脉冲串（EFT）、浪涌（SURGE）、电压跌落与中断（DIPS）三个指标。4、结构屏蔽的基础理论按欲屏蔽的电磁场性质分类，通常分为三大类：电场屏蔽、磁场屏蔽及电磁场屏蔽。电场屏蔽的基本原理是利用金属屏蔽体的电场屏蔽作用

4、，其必须满足完善的屏蔽和良好接地两个条件才能完成电场屏蔽。磁场屏蔽的基本原理是利用高磁导率金属屏蔽体进行磁场屏蔽。电磁场屏蔽的原理主要是基于电磁波穿过金属屏蔽体产生波反射和波吸收的机理。反射主要取决于波阻抗与金属的阻抗之比。比值越大，反射越大。因此：对于高阻场（电场）主要是反射，低阻场（磁场）几乎没有反射。这就是低频磁场屏蔽十分困难的原因。在高频段，为平面波，其波阻抗固定为377欧姆。电磁波在金属材料中传输会发身衰减，衰减程度取决于材料的导磁率、导电率。对于电场，导电率高的材料衰减大；对于磁场，导磁率高的材料衰减大。显然，材料越厚，衰减程度大，屏蔽效果好。5、缝隙与开孔对电磁屏蔽的影响

5、5.1缝隙对屏蔽的影响当屏蔽体存在缝隙时，对反射和衰减的影响较大。反射：当缝隙最大尺寸大于λ/4时，几乎没有屏蔽效果；小于λ/20时有基本的屏蔽效果，小于λ/100时有理想的屏蔽效果。当缝隙的深度较大时，由于多次反射的累计效果，可以大大提高缝隙的屏蔽效果，这就是波导通风板的原理。衰减：缝隙对电磁波衰减的影响见下图所示，可见由于缝隙的存在减弱了衰减作用。..图1如图2所示，设在金属屏蔽体中有一无限长缝隙，其间隙为g，屏蔽体厚度为t，入射电磁波的磁场强度为H0，泄漏到屏蔽体中的磁场强度为Hp，当趋肤深度§>0.3g，有Hp＝H0-?t/g公式表明：t越大，g越小，泄漏越小。当缝隙的直线尺寸

6、接近波长时，屏蔽体本身可能成为辐射体图2..单个缝隙的屏效近似计算（平面波）SE=20lg(1+N)2/4N+27.3t/g式中：N=j6.69fgX10-5f:频率(MHz)g:缝隙的长度(cm)t:缝隙深度(cm)实际应用中困难在于缝隙的长度g如何取值，应该根据紧固点的距离、零件的刚性以及结合面的表面特性决定最终取值。从经济性和可操作性的角度考虑，紧固点距离取以下经验值：对于型材、压铸件之间的配合，取150-200，甚至更大；对于钣金件之间，特别是单层板直接连接，例如右图，取20-50。具体取值还需考虑缝隙的深度以及基材的刚性和表面状态等因素。例如，当折弯次数多时，由于零件的刚性好

7、，可以取大值；如果仅仅是单层钢板（或铝板）直接压紧，由于刚性差，应该取小值。举例：两个1.5mm钢板，折弯10mm，螺钉间距25mm，屏效大约为1GHz：35dB。从工程实际的角度看片面要求紧固点多是不实际的，再者一般要求缝隙的最大尺寸为mm级，单单要求紧固点多也是没有意义。为了提高缝隙的屏效，可采取的措施有：提高零件的刚性、表面精度等增加缝隙的深度在缝隙中安装屏蔽材料5.2开孔对屏蔽的影响由于散热、安装按钮、开关等原因，需要在屏蔽体上开圆形、