随着电气电子技术的飞速发展,家用电器的普及和电子化程度加深,电磁环境复杂度随之提升。
电磁兼容(EMC)、电磁干扰(EMI)和电磁敏感度(EMS)成为关键问题,它们直接影响电子设备的性能和安全。
各国政府和企业越来越重视电子产品的电磁兼容性,以适应法规要求,如1996年欧共体的CE标志规定。
电磁干扰和兼容性问题日益严重,不仅可能破坏电子设备的正常工作,降低我国产品的国际竞争力,还可能对环境和人类健康构成威胁。
电磁脉冲武器的威胁更显严峻,对信息通信系统、网络系统等构成直接威胁。
因此,高效电磁屏蔽材料的研发变得至关重要,它能保障产品安全,提升可靠性,防止电磁脉冲攻击,并确保系统稳定运行。
EMC/EMI/EMS的概念各有侧重。
EMC综合考虑干扰和抗干扰,EMI关注设备产生的电磁干扰,而EMS关注设备抵抗干扰的能力。
电磁屏蔽材料的应用技术核心在于材料的电导率、磁导率及厚度,以及屏蔽体的结构和形状设计。
在现实应用中,如智能手机、平板电脑、游戏机、WIFI模组和壳体等电子产品中,电磁屏蔽是不可或缺的技术。
后续章节将继续探讨电磁屏蔽材料在其他领域的应用,敬请期待。
电磁兼容性基础5:电磁屏蔽应用(2)
深入理解电磁屏蔽:效能与设计策略
在电磁屏蔽的设计实践中,我们常常遇到实际工程中非完整屏蔽带来的效能挑战。
孔隙的存在对电磁场的泄露影响尤为显著,因为磁场的泄露往往比电场更为严重。
孔隙的形状(圆形或矩形)和大小,如缝隙长度与波长的比值超过λ/10,可能形成有效的辐射源,这直接影响屏蔽效能。
频率、孔隙数量、间距以及接缝长度的精确控制至关重要,多孔隙会显著降低屏蔽效果,而线性阵列的屏蔽效能与孔隙数量的平方根成反比。
接缝设计是屏蔽效能的关键环节,电接触的连续性必须保证,以减少接触电阻,理想的接缝应提供低阻值的接触。
金属间的电化学兼容性也需考虑,如黄金因其低电阻、稳定性和良好的延展性(尽管价格较高)在高可靠性设计中备受青睐,镀金连接器可防止氧化。
锡虽便宜,但可能产生金属晶须,而镍因其稳定性,是经济实惠的选择,与多种金属兼容。
铝表面的氧化膜需适当处理以保持导电性,屏蔽转移阻抗则是衡量屏蔽效果的指标,阻抗越低,屏蔽性能越好。
衬垫如电橡胶和金属簧片等导电衬垫是增强屏蔽的重要手段,它们提供连续的导电路径,衬垫材料的选择应考虑电化学兼容性以减少腐蚀风险。
例如,锡与镍、不锈钢相容,铝则与锡或铬酸盐镀层镍配合。
在安装时,确保衬垫紧密贴合且无泄露路径,机械限位设计需关注最大压缩量,确保垫圈安装在凹槽中以保持最佳性能。
金属表面需保持清洁,无漆、氧化物和绝缘膜,导电镀层的结合面尤其重要。
电磁干扰(EMI)衬垫需适当压缩以实现低阻抗连接,避免因过度压缩导致永久变形。
导电涂层如真空沉积的透明导电材料,以及导电塑料通过涂料或填充物制作,都提供独特的屏蔽特性。
然而,材料选择、接缝处理和孔洞控制对屏蔽效果起着决定性作用。
便宜的导电涂料易于获取,但接缝连续性需特别注意。
更高端的处理技术,如火焰/电弧喷涂和真空金属喷涂层,虽然导电性优良,但成本较高。
化学镀尽管性能出色,但价格昂贵,常用于塑料屏蔽的首选。
导电塑料以纤维状或粉末形式存在,电导率在10%到40%之间,常用的填充料包括铝、镍、镀银碳纤维或不锈钢纤维。
在屏蔽接地方面,虽然非接地也可能可行,但通常通过连接电路公共端确保安全,防止交流电源切换时的电位差和静电积聚。
早期在产品设计中充分评估电磁兼容性,能有效减少后期修改的风险。
以上内容部分基于Henry W. Ott与Clayton R. Paul的权威著作,下文将深入探讨噪声产生的原理。
什么是电磁屏蔽?原理是什么?
电磁屏蔽是一种技术,旨在防止电磁辐射或波的传播,保护电子设备免受外部干扰或防止设备干扰环境。
其应用广泛,包括电子、通信、军事及医疗领域。
电磁屏蔽原理涉及材料与设计,以吸收、反射或引导电磁波,降低或阻断电磁辐射传播。
具体方式依应用与需求而定,不同领域可能需要不同屏蔽材料与技术。
材料是电磁屏蔽的关键,常用屏蔽材料有金属、导电塑料等,能有效吸收或反射电磁波。
金属屏蔽通常使用铜、铝等导电性强的金属,因其能高效反射电磁波。
导电塑料则通过在塑料中加入导电材料,形成导电性结构,实现电磁波吸收。
设计也是电磁屏蔽的重要组成部分。
屏蔽结构的形状、尺寸和布局直接影响屏蔽效果。
例如,使用波导、滤波器等设计,能有效引导和控制电磁波传播方向,减少辐射。
在电子设备设计中,屏蔽层通常包裹在设备外部,使用金属或导电材料,与设备内部电路隔离,防止电磁波干扰。
电磁屏蔽技术在不同领域应用广泛,包括但不限于手机、电脑、基站、军事雷达等设备。
通过精确设计屏蔽材料与结构,电磁屏蔽技术能有效减少电磁辐射,保护设备性能,确保电子设备的正常运行与安全。