Introduktion til videnspunkter om EMI elektromagnetisk afskærmning

Som elektronisk ingeniør er støj og stråling overalt, og som elektronisk designer er det nødvendigt at have viden om EMI elektromagnetisk afskærmning, og denne viden og løsninger vil blive brugt bredt til at forbedre udstyr fra ekstern elektromagnetisk interferens.

Maxwells ligninger viser, at når der strømmer strøm gennem en leder, skabes et magnetfelt, og det magnetiske felt skaber et elektrisk felt. De strålingsegenskaber af elektriske og magnetiske felter kaldes strålingsemissioner. Disse udstrålede emissioner vil forårsage problemer i kredsløbet eller hele printpladen (PCB). I et ideelt kredsløb inkluderer signalet, der udsendes af selve kredsløbet, kun strøm og spænding, men i den virkelige verden er støj et uundgåeligt problem. Dette sker, når der er nogen forstyrrelse af kredsløbssignalet. På grund af arten af ​​elektromagnetiske signaler kan tilstedeværelsen af ​​støj ikke undgås, men dens virkninger kan reduceres betydeligt. Det skal bemærkes, at en enhed ikke vil blive påvirket af andre enheder under drift, ligesom en enhed ikke vil blive påvirket af andre enheder, elektromagnetisk følsomhed er et kredsløbssystems evne til at forblive funktionelt, når det forstyrres. Denne følsomhed vil afhænge af det anvendte støjniveau, og forskellige applikationer, såsom bilindustrien, medicinske, militære osv., har forskellige grader af magnetisk modtagelighed. Ethvert kredsløb, enhed eller system skal være korrekt designet til at minimere strålingsniveauer, så det kun er følsomt over for høje niveauer af elektromagnetiske felter.

EMC-certificering

Elektromagnetisk kompatibilitet (EMC)-certificering er et obligatorisk trin for, at ethvert produkt kan komme på markedet, og hvert produkt skal bestå en EMC-test for at sikre, at det er installeret uden at påvirke andet udstyr (f.eks. strålingstest), og selvom andre systemer er til stede omkring (f.eks. følsomhedstest).

Typisk er elektronik anbragt i kabinetter, og metalkabinetter er gode til at begrænse elektromagnetisk afskærmning, men relativt ufuldkomne. Huller eller slidser opstår i krydset mellem printkortet og huset, og elektromagnetiske felter kan passere gennem dem. Kort sagt, EMI-afskærmning skal dække disse huller eller slidser. Derudover er der et almindeligt problem i mange produktdesigns: EMC-certificering overvejes kun på det seneste stadium af designcyklussen, i hvilket tilfælde det overordnede design er fastfrosset på dette stadium, og EMC-ingeniører har ikke plads til at ændre produktdesignet . Løs elektromagnetisk relaterede problemer. Derfor spiller et komplet sæt værktøjer og økologi, uden at det er nødvendigt at modificere PCB'et igen, en afgørende rolle i EMI-afskærmning. Miniaturisering og høj ydeevne har altid været en global trend i udviklingen af ​​elektroniske produkter, og PCB har kortere og kortere stigetider og hurtigere og hurtigere digitale kredsløb. Jo kortere stigetiden er, jo større båndbredde, og samtidig jo mindre bølgelængde. Visse problemer opstår, når bølgelængderne i kredsløbet er sammenlignelige med printets fysiske dimensioner. Hvis disse bølgelængder er små nok, kan de nå ydersiden og forårsage interferens med andet udstyr. Disse åbninger kan lukkes med EMI-afskærmning (det vil sige med magnetiske materialer, der hjælper med at dække disse små huller og forbedre Faraday-bureffekten af ​​det mekaniske kabinet).

Beregn EMI-afskærmningseffektivitet og huddybde

Utallige EMI-skjolde kommer i forskellige materialer og former, men generelt er det ultimative mål at begrænse elektromagnetiske felter. Afskærmningselementet fungerer som en barriere mod elektromagnetisk stråling, faktisk har processen med denne afskærmningsmetode en enorm dæmpning, som vil afhænge af den elektromagnetiske bølge og materialet i afskærmningselementet. Når bølger rammer det afskærmende materiale, genereres to nye bølger, reflekteres og transmitteres. Derfor vil energien fra den indfaldende bølge blive opdelt i disse to bølger. Den transmitterede komponent er den vigtigste relevante komponent, og bølgen vil passere gennem det afskærmende materiale til ydersiden. Effektiviteten af ​​skjoldet vil bestemme dets evne til at dæmpe denne komponent. Huddybden er den afstand, en bølge kan rejse, før dens amplitude falder til 1/e, en parameter, der afhænger af faktorer for materialegennemtrængelighed, frekvens og resistivitet, og kan tilnærmes ved følgende udtryk:

Bemærk: σ repræsenterer ledningsevne, μ repræsenterer permeabilitet, F repræsenterer frekvens

Formålet med at bruge afskærmningsmateriale er at minimere amplituden af ​​bølgen efter den er passeret. Derfor er det ekstremt vigtigt at vælge den rigtige materialetype og dens tykkelse t for at sikre, at alle systemets frekvenser er dæmpet. Hvor godt afskærmningsmaterialet yder på denne opgave afhænger af afskærmningseffektiviteten (SE) som følger:

Bemærk: Det første led repræsenterer refleksionstab, og det andet led repræsenterer absorptionstab.

Typer af EMI-afskærmning Typen af ​​EMI-afskærmning vil i høj grad afhænge af produkttype, elektromagnetiske krav og miljøforhold. De mest almindelige EMI-skjolde er som følger: - EMI-pakninger - EMI-afskærmningsbånd - Metalclips - afskærmede kabinetter EMI-pakninger EMI-pakninger bruges til at dække uregelmæssige, men eksisterende mikrohuller mellem to mekaniske overflader. Forbedre jordforbindelse. De har klæbrige sektioner og mange profiler, så de nemt kan passe ind i forskellige typer mekaniske samlinger.

EMI Shielding Tape EMC-tape er det første valg, når du vil sikre dig, at alle mikroviaer er dækket, men ikke har meget lodret plads til muligheder som EMI-pakninger. Disse tape har et stærkt ledende materiale (såsom nikkel eller kobber) på toppen og klæbemiddel på den anden side.

Metalclips Enhver enhed har brug for en kort, bred og lige igennem jordledning, og hvis denne forbindelse ikke udføres godt, vil der dannes uønskede monopoler, som vil generere udstrålede elektromagnetiske felter. Metalclips forbedrer denne forbindelse og styrker den mekaniske forbindelse. Afskærmede kabinetter Til interferenskilder som CPU'er, lager-IC'er og radiofrekvensniveauer (RF) er det et glimrende valg at bruge afskærmningsskabe til individuel afskærmning på printlaget.

Konklusion Alle kredsløb udsender elektromagnetisk stråling og udstråles let af andre kredsløb. At opnå de nødvendige certificeringer for at bringe dit produkt på markedet kan være en smertefuld testproces. Forskellige former og typer af EMI-afskærmning er grundlæggende for at løse EMI-problemer.