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屏蔽电磁干扰

发布时间:2012-11-14

屏蔽电磁干扰


什么是电磁干扰

电磁干扰(EMI),有传导干扰和辐射干扰两种。传导干扰是指通过导电介质把一个电网络上的信号耦合(干扰)到另一个电网络。辐射干扰是指干扰源通过空间把其信号耦合(干扰)到另一个电网络。在高速PCB及系统设计中,高频信号线、集成电路的引脚、各类接插件等都可能成为具有天线特性的辐射干扰源,能发射电磁波并影响其他系统或本系统内其他子系统的正常工作。

电磁干扰
图一:电磁干扰器

电磁干扰形成的原因

所有电器和电子设备工作时都会有间歇或连续性电压电流变化,有时变化速率还相当快,这样会导致在不同频率内或一个频带间产生电磁能量,而相应的电路则会将这种能量发射到周围的环境中。

EMI有两条途径离开或进入一个电路:辐射和传导.信号辐射是通过外壳的缝、槽、开孔或其他缺口泄漏出去;而信号传导则通过耦合到电源、信号和控制线上离开外壳,在开放的空间中自由辐射,从而产生干扰。

电磁干扰的类型

造成电磁干扰复杂性(特别电源线干扰的复杂性)的第二个原因是干扰表现的形式很多,可以从持续期很短的尖峰干扰直至电网完全失电。其中也包括了电压的变化(如电压跌落、浪涌和中断)、频率变化、波形失真(包括电压和电流的)、持续噪声或杂波,以及瞬变等等。下表是经常可以见到的干扰类型和它们的起因:

电磁干扰的类型
图二:电磁干扰的类型

屏蔽电磁干扰


EMI抑制策略:只有如金属和铁之类导磁率高的材料才能在极低频率下达到较高屏蔽效率。这些材料的导磁率会随着频率增加而降低,另外如果初始磁场较强也会使导磁率降低,还有就是采用机械方法将屏蔽罩作成规定形状同样会降低导磁率。综上所述,选择用于屏蔽的高导磁性材料非常复杂,通常要向EMI屏蔽材料供应商以及有关咨询机构寻求解决方案。

金属屏蔽效率:可用屏蔽效率(SE)对屏蔽罩的适用性进行评估,其单位是分贝,计算公式为:SEdB=A+R+B
其中 A:吸收损耗(dB) R:反射损耗(dB) B:校正因子(dB)(适用于薄屏蔽罩内存在多个反射的情况)。一个简单的屏蔽罩会使所产生的电磁场强度降至最初的十分之一,即SE等于20dB;而有些场合可能会要求将场强降至为最初的十万分之一,即SE要等于100dB。吸收损耗是指电磁波穿过屏蔽罩时能量损耗的数量,吸收损耗计算式为:AdB=1.314(f×σ×μ)1/2×t,其中 f:频率(MHz) μ:铜的导磁率 σ:铜的导电率 t:屏蔽罩厚度。反射损耗(近场)的大小取决于电磁波产生源的性质以及与波源的距离。对于杆状或直线形发射天线而言,离波源越近波阻越高,然后随着与波源距离的增加而下降,但平面波阻则无变化(恒为377)。

 屏蔽电磁干扰
图三:屏蔽电磁干扰


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