EMC硬件整改——屏蔽材料的分类
2024-08-28 15:29:37来源 | 网络
EMC:电磁兼容性(EMC,Electromagnetic Compatibility)是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁骚扰的能力。因此,EMC包括两个方面的要求:一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁骚扰不能超过一定的限值;另一方面是指设备对所在环境中存在的电磁骚扰具有一定程度的抗扰度,即电磁敏感性。
在现代医用电气设备中,电磁干扰是一个需要认真对待的问题。电磁干扰不仅会影响设备性能和通信质量,还可能导致数据丢失、设备故障甚至系统崩溃。因此,采取有效的屏蔽措施至关重要。
以下是一些常见的屏蔽措施,用于减少电磁干扰:
1.屏蔽材料屏蔽:屏蔽材料是隔绝电磁波的一种常见方法,常用的屏蔽材料包括金属网、铜箔铝箔、电磁屏蔽涂料等。
2.导电涂层屏蔽:导电涂料也是一种有效的屏蔽材料,通过涂覆在设备表面增加其电子传导能力,从而实现电磁屏蔽功能。
3.地线设计:良好的地线设计可以提供电磁干扰的回流路径,并将其引导到接地点,从而减少对其他电路的影响。
4.滤波器:使用滤波器来消除电源线上的高频噪声或干扰信号,保持电路的稳定性。
5.加磁环:通过产生感抗来阻碍电流的流动。磁环在不同的频率下表现出不同的阻抗特性,一般在低频时阻抗很小,当信号频率升高时,磁环的阻抗急剧升高,从而可以有效滤除特定频率的噪声。加磁环在EMC中的影响主要体现在滤波作用、抑制电磁干扰和共振效应等方面。
这些措施通常结合使用,具体取决于特定的应用和要求。对于电磁干扰问题较为严重的情况,可能需要进行专门的电磁兼容性(EMC)测试和设计优化。
屏蔽材料屏蔽:
屏蔽材料在电磁干扰防护中具有重要作用,本篇文章中将展开介绍在EMC整改领域中屏蔽材料的分类与特点:
屏蔽材料的分类主要包括金属型、表面导电型、填充复合型等多种类型。这些材料通过不同的机理和特性,有效隔绝或衰减电磁波,从而保护电子设备和人体免受其影响。屏蔽材料的屏蔽效能由反射损耗、吸收损耗和多次反射损耗三种机理共同决定。
下面将详细介绍不同类型屏蔽材料的特点及应用:
金属型电磁屏蔽材料
电路板上的模块屏蔽罩
1)铁磁材料:铁磁材料如铁、镍等,通过高磁导率引导磁力线会聚,降低磁通密度达到屏蔽效果。这类材料适用于需要高效磁屏蔽的场合。
2)金属良导体:金属良导体如铜、铝等,利用内部自由电子移动产生反向涡流磁场,削弱高频磁场干扰:
a.在低频段(30k~300k),推荐使用铁壳作为屏蔽材料。在这个频段,铁壳能提供更好的屏蔽效果,因为铁的趋肤效应在低频下表现尤为突出。
b.在高频段(3M~30M),铝壳或铜壳是更优的选择。尽管铝和铜的磁导率较低,但它们凭借高电导率在高频段表现出色,能有效反射高频电磁波,防止其穿透,保护内部电路免受干扰。铝和铜的高导电性有助于利用趋肤效应分散高频电流,避免内部电路受到干扰。铝和铜材料的厚度通常比铁壳薄,这有助于减轻重量。
表面导电型电磁屏蔽材料
导电布
导电泡棉
1)导电布:通过电镀工艺在纤维布上镀上金属层,使其具备金属特性。不同涂层的导电布(例如镀镍、镀银)具有良好的导电性和屏蔽效果,适用于各种电子产品内的电磁屏蔽需求。
2)导电泡棉:导电泡棉是由导电布包裹阻燃泡棉加工而成的,其可以分普通导电泡棉,镀镍铜导电泡棉,镀金导电泡棉、碳涂覆导电泡棉等几种。它可以用于填充电子组件与外壳之间的缝隙,减少电磁波通过缝隙泄露,从而保护设备不受外部电磁波的影响。此外,导电泡棉还具有防潮、防尘、减震、降噪等功能,为电子设备提供全方位的保护。
3)导电涂料:喷涂或刷涂在非导电表面的导电涂料,赋予基底传导和衰减电磁波的能力。石墨烯导电涂料在提高电磁屏蔽效能方面表现尤为突出,当石墨烯含量适当时,涂膜表面电阻很低,有效提升屏蔽性能。
填充复合型电磁屏蔽材料
1)导电填料复合材料:将金属或非金属材料填充到聚合物基体中,形成具有电磁屏蔽功能的材料。例如,碳黑、金属纤维、碳纤维等填充材料能显著增强复合材料的屏蔽效果。
不同复合材料的屏蔽效能对比
2)吸波材料:将合金粉与高分子树脂混合制成的片状材料,通过磁滞损耗和电阻损耗转变电磁能为其他形式的能量,达到屏蔽效果。
吸波材
综上所述,不同类型的屏蔽材料各有优缺点和特定应用场景。选择合适的屏蔽材料需要考虑实际应用需求、成本以及加工条件等多方面因素。
在进行电气设计时,面对高电磁辐射的元器件,设计者必须考虑实施有效的电磁兼容性措施,以确保设备的稳定性和安全性。为此,预留屏蔽罩的安装卡槽是一种常见的做法。在设计阶段,应该在那些产生或易受电磁干扰的元器件周围预留足够的空间,用于安装屏蔽罩,以减少对其他敏感元件的干扰。
电路板上预留的屏蔽罩槽
除了屏蔽罩外,设计中还应考虑预留空间用于填充导电材料如导电橡胶或导电涂料。这些材料可以填补空隙,提高整体外壳的密封性,进而增强电磁屏蔽效果。
同时,在电路板设计时,避免元器件排布过于集中是非常重要的。元器件的密集排布不仅会导致电磁干扰问题加剧,也可能引起散热不良,影响设备的可靠性和寿命。合理的空间分布能够降低电磁干扰,简化后期的电磁兼容性调整工作。
刘经理 135 8187 0695
杨经理 186 1211 6215
李经理 186 1090 0693