EMI控制方法:屏蔽、滤波、接地一

2012-10-17 16:23:56来源: 互联网

我们知道,造成设备性能降低或失效的电磁干扰必须同时具备三个要素,首先是有一个电磁场所,其次是有干扰源和被干扰源,最后就是具备一条电磁干扰的耦合通路,以便把能量从干扰源传递到受干扰源。因此,为解决设备的电磁兼容性,必须围绕这三点来分析。一般情况下,对于EMI的控制,我们主要采用三种措施:屏蔽、滤波接地。这三种方法虽然有着独立的作用,但是相互之间是有关联的,良好的接地可以降低设备对屏蔽和滤波的要求,而良好的屏蔽也可以使滤波器的要求低一些。下面,我们来分别介绍屏蔽、滤波和接地。

  1屏蔽

  屏蔽能够有效的抑制通过空间传播的电磁干扰。采用屏蔽的目的有两个,一个是限制内部的辐射电磁能量外泄出控制区域,另一个就是防止外来的辐射电磁能量入内部控制区。按照屏蔽的机理,我们可以将屏蔽分为电场屏蔽、磁场屏蔽、和电磁场屏蔽。

  1.1 电场屏蔽

  一般情况下,电场感应可以看成是分布电容间的耦合,图1是一个电场感应的示意图。

  

电场感应示意图

 

  图1 电场感应示意图

  其中A为干扰源,B为受感应设备,其中Ua和Ub之间的关系为

  Ub=C1*Ua/(C1+C2)

  C1为A、B之间的分布电容;C2为受感应设备的对地电容。

  根据示意图和等式,为了减弱B上面的地磁感应,使用的方法有

  增大A和B之间的距离,减小C1。

  减小B和地之间的距离,增大C2。

  在AB之间放置一金属薄板或将A使用金属屏蔽罩罩住A,C1将趋向0数值。

  相对来说1和2比较容易理解,这里主要针对第3种方法进行分析。由图2可以看出,插入屏蔽板后(屏蔽板接地)。就造成两个分布电容C3和C4,其中C3被屏蔽板短路到地,它不会对B点的电场感应产生影响。而受感应物B的对地和对屏蔽板的分布电容,C3和C4,实际上是处在并联的位置上。这样,B设备的感应电压ub'应当是A点电压被A、B之间的剩余电容C1'与并联电容C2和C4的分压,即

  Ub=C1'*Ua/(C1'+C2+C4)

  

加入金属板后的电场感应图

 

  图2 加入金属板后的电场感应图

  由于C1'远小于为屏蔽的C1,所以在B的感应电压就会减小很多。因此,很多时候都采用这种接地的金属罩作为屏蔽物。

  以下是对电场屏蔽的几点要点总结:

  屏蔽金属板放置靠近受保护设备比较好,这样将获得更大的C4,减小电场感应电压。

  屏蔽板的形状对屏蔽效能的高低有明显的影响,例如,全封装的金属盒可以有最好的电场屏蔽效果,而开孔或带缝隙的屏蔽罩可以有最好的电场屏蔽效果,而且开孔或者带缝隙的屏蔽罩,其屏蔽效能会受到不同程度的影响.

  屏蔽板的材料以良性导体为佳。对厚度并无特殊要求。

  1.2磁场屏蔽

  由于磁场屏蔽通常是对直流或很低频场的屏蔽,其效果和电场屏蔽和电磁场屏蔽相比要差很多,磁场屏蔽的主要手段就是依赖高导磁材料具有的低磁阻,对磁通起分路的作用,使得屏蔽体内部的磁场大大减弱。

  对于磁场屏蔽需要注意的几点:

  减小屏蔽体的磁阻(通过选用高导磁率材料和增加屏蔽体的厚度)

  被屏蔽设备和屏蔽体间保持一定距离,减少通过屏蔽设备的磁通。

  对于不可避免使用缝隙或者接风口的,尽量使缝隙或者接风口呈条形,并且顺沿着电磁线的方向,减少磁通。

  对于强电场的屏蔽,可采用双层磁屏蔽体的结构。对要屏蔽外部强磁场的,则屏蔽体外层要选用不易磁饱和的材料,如硅钢等;而内部可选用容易到达饱和的高导磁材料。因为第一次屏蔽削弱部分,第二次削弱大部分,如果都使用高导磁,会造成进入一层屏蔽的在一层和二层间造成反射。如果要屏蔽内部的磁场,则相反。而屏蔽体一般通过非磁性材料接地。

  1.3电磁场屏蔽

  电磁场屏蔽是利用屏蔽体阻隔电磁场在空间传播的一种措施。和前面电场和磁场的屏蔽机理不同,电磁屏蔽对电磁波的衰减有三个过程:

  当电磁波在到达屏蔽体表面时,由于空气与金属的交界面上阻抗不连续,对入射波产生反射,这种反射不要求屏蔽材料必须有一定厚度,只需要交界面上的不连续。

  进入屏蔽体的电磁波,在屏蔽体中被衰减。

  穿过屏蔽层后,到达屏蔽层另一个屏蔽体,由于阻抗不连续,产生反射,重新回到屏蔽体内。

  从上面三个过程看来,电磁屏蔽体对电磁波的衰减主要是反射和吸收衰减。

关键字:EMI  控制方法  滤波  接地

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2012/1017/article_17114.html
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