電磁屏蔽的原理與應(yīng)用_電磁屏蔽的原理是什么_電磁屏蔽上的應(yīng)用
2019-01-03 來(lái)自: 上海海悅電子科技有限公司 瀏覽次數(shù):530
電子設(shè)備工作時(shí),既不希望被外界電磁波干擾,又不希望自身輻射出電磁波干擾外界設(shè)備,以及對(duì)人體的輻射危害,所以就需要阻斷電磁波的傳播路徑。這就是電磁屏蔽。這同樣適用于同一主板上不同電路單元(速度不一樣)之間的相互隔離。
根據(jù)麥克斯韋電磁理論,電磁波由互相垂直的電場(chǎng)和磁場(chǎng)組成,變化的電場(chǎng)轉(zhuǎn)成磁場(chǎng),變化的磁場(chǎng)又轉(zhuǎn)化成電場(chǎng),它們交替進(jìn)行,能量便往前方傳播。所以,電磁屏蔽要分兩方面: 電場(chǎng)屏蔽和磁場(chǎng)屏蔽。
電場(chǎng)屏蔽依據(jù)法拉第籠子效應(yīng),電場(chǎng)入射到金屬籠子表面,在金屬表面便產(chǎn)生感生電荷,這些感生荷被導(dǎo)入接地端,形成趨膚電流,能量被消耗掉了。 所以,對(duì)于內(nèi)部空間,電場(chǎng)被屏蔽了。 如果這個(gè)導(dǎo)體不是完全封閉的,比如有一個(gè)小洞或者縫隙,感生的電荷形成的趨膚電流就會(huì)沿著導(dǎo)體外表面流動(dòng),遇到縫隙,電流就會(huì)沿著縫隙的內(nèi)壁進(jìn)入導(dǎo)體內(nèi)部空腔,在內(nèi)部又形成電場(chǎng),起不到屏蔽作用。
磁場(chǎng)屏蔽需要用導(dǎo)磁率高的材料阻斷傳播途徑。一般來(lái)說,低頻電磁波的屏蔽磁屏蔽的作用大些,高頻電磁波的屏蔽,電場(chǎng)屏蔽的作用更大些。
電磁屏蔽的原理是什么
許多人不了解電磁屏蔽的原理,認(rèn)為只要用金屬做一個(gè)箱子,然后將箱子接地,就能夠起到電磁屏蔽的作用。在這種概念指導(dǎo)下結(jié)果是失敗。因?yàn)?,電磁屏蔽與屏蔽體接地與否并沒有關(guān)系。真正影響屏蔽體屏蔽效能的只有兩個(gè)因素:一個(gè)是整個(gè)屏蔽體表面必須是導(dǎo)電連續(xù)的,另一個(gè)是不能有直接穿透屏蔽體的導(dǎo)體。
屏蔽體上有很多導(dǎo)電不連續(xù)點(diǎn),zui主要的一類是屏蔽體不同部分結(jié)合處形成的不導(dǎo)電縫隙。這些不導(dǎo)電的縫隙就產(chǎn)生了電磁泄漏,如同流體會(huì)從容器上的縫隙上泄漏一樣。解決這種泄漏的一個(gè)方法是在縫隙處填充導(dǎo)電彈性材料,消除不導(dǎo)電點(diǎn)。這就像在流體容器的縫隙處填充橡膠的道理一樣。
這種彈性導(dǎo)電填充材料就是電磁密封襯墊。在許多文獻(xiàn)中將電磁屏蔽體比喻成液體密封容器,似乎只有當(dāng)用導(dǎo)電彈性材料將縫隙密封到滴水不漏的程度才能夠防止電磁波泄漏。實(shí)際上這是不確切的。因?yàn)榭p隙或孔洞是否會(huì)泄漏電磁波,取決于縫隙或孔洞相對(duì)于電磁波波長(zhǎng)的尺寸。當(dāng)波長(zhǎng)遠(yuǎn)大于開口尺寸時(shí),并不會(huì)產(chǎn)生明顯的泄漏。
1)靜電屏蔽
用完整的金屬屏蔽體將帶正電導(dǎo)體包圍起來(lái),在屏蔽體的內(nèi)側(cè)將感應(yīng)出與帶電導(dǎo)體等量的負(fù)電荷,外側(cè)出現(xiàn)與帶電導(dǎo)體等量的正電荷,如果將金屬屏蔽體接地,則外側(cè)的正電荷將流入大地,外側(cè)將不會(huì)有電 場(chǎng)存在,即帶正電導(dǎo)體的電場(chǎng)被屏蔽在金屬屏蔽體內(nèi)。
2)交變電場(chǎng)屏蔽
為降低交變電場(chǎng)對(duì)敏感電路的耦合干擾電壓,可以在干擾源和敏感電路之間設(shè)置導(dǎo)電性好的金屬屏蔽體,并將金屬屏蔽體接地。交變電場(chǎng)對(duì)敏感電路的耦合干擾電壓大小取決于交變電場(chǎng)電壓、耦合電容和金屬屏蔽體接地電阻之積。只要設(shè)法使金屬屏蔽體良好接地,就能使交變電場(chǎng)對(duì)敏感電路的耦合干擾電壓變 得很小。電場(chǎng)屏蔽以反射為主,因此屏蔽體的厚度不必過大,而以結(jié)構(gòu)強(qiáng)度為主要考慮因素。
3) 交變磁場(chǎng)屏蔽
交變磁場(chǎng)屏蔽有高頻和低頻之分。低頻磁場(chǎng)屏蔽是利用高磁導(dǎo)率的材料構(gòu)成低磁阻通路,使大部分磁場(chǎng)被集中在屏蔽體內(nèi)。屏蔽體的磁導(dǎo)率越高,厚度越大,磁阻越小,磁場(chǎng)屏蔽的效果越好。當(dāng)然要與設(shè)備的重量相協(xié)調(diào)。高頻磁場(chǎng)的屏蔽是利用高電導(dǎo)率的材料產(chǎn)生的渦流的反向磁場(chǎng)來(lái)抵消干擾磁場(chǎng)而實(shí)現(xiàn)的。
4)交變電磁場(chǎng)屏蔽
一般采用電導(dǎo)率高的材料作屏蔽體,并將屏蔽體接地。它是利用屏蔽體在高頻磁場(chǎng)的作用下產(chǎn)生反方向的渦流磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)抵消而削弱高頻磁場(chǎng)的干擾,又因屏蔽體接地而實(shí)現(xiàn)電場(chǎng)屏蔽。屏蔽體的厚度不必 過大,而以趨膚深度和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度為主要考慮因素。
電磁屏蔽上的應(yīng)用
在人類進(jìn)入信息化的今天,電磁波作為一種資源已在0Hz~400GHz的寬頻范圍內(nèi)廣泛的用于電子設(shè) 備中,隨之而來(lái)的電磁干擾也就從低頻到微波波段,無(wú)孔不入的輻射或傳導(dǎo)給運(yùn)行中的設(shè)備和周圍的環(huán)境,給設(shè)備和系統(tǒng)及生態(tài)帶來(lái)了越來(lái)越嚴(yán)重的危害。各國(guó)政府都在制訂嚴(yán)格的法規(guī)限制來(lái)自電子和電磁儀器的電磁干擾(EMI),電磁屏蔽就是以金屬隔離的原理來(lái)控制電磁波由一個(gè)區(qū)域向另外一個(gè)區(qū)域感應(yīng)或傳播的方法。
屏蔽鍍層要有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)磁性能。通常表面電阻《1Ω/cm2的鍍層可作為EMI/RFI屏蔽層。屏蔽效 果達(dá)30dB- 60dB,可滿足一般工業(yè)用電子設(shè)備的要求,屏蔽效果達(dá)6odB~90dB可滿足精密儀器及軍用設(shè)備的 要求。化學(xué)鍍的發(fā)展為電磁屏蔽層提供了優(yōu)異的技術(shù)。
研究表明,在塑料上化學(xué)鍍Ni—P合金2.6um~3.6um ,屏蔽效果可達(dá)67dB一78dB,經(jīng)56天高溫及濕熱試驗(yàn)后,鍍層電阻變化很小,保持在0.55Ω/cm2~ 0.85Ω/cm2之間。在4GHz~12GHz頻率內(nèi),屏蔽效果在67dB~78dB范圍內(nèi)??梢娀瘜W(xué)鍍鎳層有優(yōu)良的電磁屏 蔽效果。
在高頻區(qū),化學(xué)鍍銅的屏蔽效果優(yōu)于化學(xué)鍍鎳,但經(jīng)濕熱試驗(yàn)后,因發(fā)生氧化腐蝕而使屏蔽效果喪失殆 盡。而采用化學(xué)鍍Cu/Ni復(fù)合鍍層,屏蔽效果則非常好,經(jīng)鹽霧、濕熱試驗(yàn)后,屏蔽效果基本保持不變(見表2、表3、表4)。
在航空器件中,為避免雷擊和EMI屏蔽,只需化學(xué)鍍Cu(5um)/Ni(12um)既可滿足要求??臻g望遠(yuǎn)鏡的 電子設(shè)備,要檢測(cè)極小的電訊號(hào),在其屏蔽室內(nèi)不能有任何散逸磁場(chǎng)存在,并且屏蔽室必須拋光到具有鏡面 光亮度的反射表面。采用化學(xué)鍍Ni—Cu—P合金鍍層滿足了這些電磁屏蔽和拋光性能要求?;瘜W(xué)鍍鎳合金作電 磁屏蔽鍍層還有許多成功案例,例如角反射器,金屬屏蔽絲網(wǎng),及航天器上的電子裝置,計(jì)算機(jī)殼體等。
上海海悅電子科技有限公司成立于2006年,公司自成立至今一直專注于安規(guī)與電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售,公司的主要人員具有近20年的從業(yè)經(jīng)歷,有著豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),已經(jīng)成功給多家大型認(rèn)證實(shí)驗(yàn)室提供過測(cè)試設(shè)備的規(guī)劃以及相應(yīng)試驗(yàn)設(shè)備供應(yīng),公司自行生產(chǎn)數(shù)百種各類安規(guī)設(shè)備、試驗(yàn)儀器,并承接非標(biāo)定制試驗(yàn)設(shè)備。
公司同時(shí)代理銷售國(guó)內(nèi)外多家的安規(guī)設(shè)備廠商產(chǎn)品,包括:美國(guó)COMPWEST、意大利ATS、美國(guó)ED&D、臺(tái)灣鯨揚(yáng)、日本SOKEN、日本KIKUSUI、日本YOGOGAWA、臺(tái)灣艾普斯、日本SOKEN、日本ESPEC等等。
公司在電磁兼容領(lǐng)域提供完整的EMI與EMS設(shè)備,代理供應(yīng)包括歐洲EM-TEST、意大利AFJ、德國(guó)FRANKONIA、瑞士EMC-PARTNER、日本MORITA等眾多廠家產(chǎn)品,同時(shí)公司也是北京科環(huán)在華東區(qū)銷售網(wǎng)點(diǎn)。