Introduksjon til kunnskapspunkter om EMI elektromagnetisk skjerming

Som elektronisk ingeniør er støy og stråling overalt, og som elektronisk designer er det nødvendig å ha kunnskap om EMI elektromagnetisk skjerming, og disse kunnskapene og løsningene vil bli mye brukt for å forbedre utstyr fra ekstern elektromagnetisk interferens.

Maxwells ligninger viser at når det går strøm gjennom en leder, skapes et magnetfelt, og det magnetiske feltet skaper et elektrisk felt. De strålingsegenskapene til elektriske og magnetiske felt kalles strålingsutslipp. Disse utstrålte utslippene vil forårsake problemer i kretsen eller hele kretskortet (PCB). I en ideell krets inkluderer signalet som sendes ut av selve kretsen bare strøm og spenning, men i den virkelige verden er støy et uunngåelig problem. Dette skjer når det er noen forstyrrelse av kretssignalet. På grunn av naturen til elektromagnetiske signaler kan tilstedeværelsen av støy ikke unngås, men effektene kan reduseres kraftig. Det skal bemerkes at en enhet ikke vil bli påvirket av andre enheter under drift, akkurat som en enhet ikke vil bli påvirket av andre enheter, er elektromagnetisk følsomhet evnen til et kretssystem til å forbli funksjonelt når det forstyrres. Denne følsomheten vil avhenge av det påførte støynivået, og forskjellige applikasjoner, som bil, medisinsk, militær, etc., har forskjellige grader av magnetisk følsomhet. Hver krets, enhet eller system må være riktig utformet for å minimere strålingsnivåene slik at de bare er følsomme for høye nivåer av elektromagnetiske felt.

EMC-sertifisering

Elektromagnetisk kompatibilitet (EMC)-sertifisering er et obligatorisk trinn for at ethvert produkt skal gå på markedet, og hvert produkt må bestå en EMC-test for å sikre at det er installert uten å påvirke annet utstyr (f.eks. strålingstesting) og selv om andre systemer er tilstede rundt (f.eks. følsomhetstest).

Vanligvis er elektronikk plassert i kabinetter, og metallkapslinger er gode til å begrense elektromagnetisk skjerming, men relativt ufullkomne. Hull eller spor vises i krysset mellom PCB og huset, og elektromagnetiske felt kan passere gjennom dem. Kort sagt, EMI-skjerming skal dekke disse hullene eller sporene. I tillegg er det et vanlig problem i mange produktdesign: EMC-sertifisering vurderes kun på det siste stadiet av designsyklusen, i så fall er det generelle designet frosset på dette stadiet, og EMC-ingeniører har ikke plass til å endre produktdesignet . Løs elektromagnetisk relaterte problemer. Derfor spiller et komplett sett med verktøy og økologi, uten behov for å modifisere PCB igjen, en avgjørende rolle i EMI-skjerming. Miniatyrisering og høy ytelse har alltid vært en global trend i utviklingen av elektroniske produkter, og PCB har kortere og kortere stigetider og raskere og raskere digitale kretser. Jo kortere stigetid, jo større båndbredde, og samtidig jo mindre bølgelengde. Visse problemer oppstår når bølgelengdene i kretsen er sammenlignbare med de fysiske dimensjonene til PCB. Hvis disse bølgelengdene er små nok, kan de nå utsiden og forårsake interferens med annet utstyr. Disse åpningene kan lukkes med EMI-skjerming (det vil si med magnetiske materialer som hjelper til med å dekke disse små hullene og forbedre Faraday-bureffekten til det mekaniske kabinettet).

Beregn EMI-skjermingseffektivitet og huddybde

Utallige EMI-skjold kommer i forskjellige materialer og former, men generelt er det endelige målet å begrense elektromagnetiske felt. Skjermingselementet fungerer som en barriere mot elektromagnetisk stråling, faktisk har prosessen med denne skjermingsmetoden en enorm dempning, som vil avhenge av den elektromagnetiske bølgen og materialet til skjermingselementet. Når bølger treffer skjermingsmaterialet, genereres to nye bølger, reflekteres og overføres. Derfor vil energien til den innfallende bølgen deles inn i disse to bølgene. Den overførte komponenten er den viktigste relevante komponenten, og bølgen vil passere gjennom skjermingsmaterialet til utsiden. Effektiviteten til skjoldet vil avgjøre dens evne til å dempe denne komponenten. Huddybden er avstanden en bølge kan reise før dens amplitude synker til 1/e, en parameter som avhenger av faktorer for materialpermeabilitet, frekvens og resistivitet, og kan tilnærmes ved følgende uttrykk:

Merk: σ representerer konduktivitet, μ representerer permeabilitet, F representerer frekvens

Hensikten med å bruke skjermingsmateriale er å minimere amplituden til bølgen etter at den har passert. Derfor er det ekstremt viktig å velge riktig materialtype og dens tykkelse t for å sikre at alle frekvenser i systemet er dempet. Hvor godt skjermingsmaterialet yter på denne oppgaven avhenger av skjermingseffektiviteten (SE) som følger:

Merk: Det første leddet representerer refleksjonstap, og det andre leddet representerer absorpsjonstap.

Typer EMI-skjerming Typen EMI-skjerming vil i stor grad avhenge av type produkt, elektromagnetiske krav og miljøforhold. De vanligste EMI-skjoldene er som følger: - EMI-pakninger - EMI-skjermingstaper - metallklips - skjermede skap EMI-pakninger EMI-pakninger brukes til å dekke uregelmessige men eksisterende mikrohull mellom to mekaniske overflater. Forbedre jordforbindelsen. De har klebrige seksjoner og mange profiler slik at de lett kan passe inn i forskjellige typer mekaniske skjøter.

EMI Shielding Tape EMC-tape er førstevalget når du vil sørge for at alle mikrovias er dekket, men ikke har mye vertikal plass for alternativer som EMI-pakninger. Disse båndene har et svært ledende materiale (som nikkel eller kobber) på toppen og lim på den andre siden.

Metallklemmer Enhver enhet trenger en kort, bred og rett gjennom jordledning, og hvis denne forbindelsen ikke gjøres godt, vil det dannes uønskede monopoler som vil generere utstrålte elektromagnetiske felt. Metallklemmer forbedrer denne forbindelsen og styrker den mekaniske forbindelsen. Skjermede skap For interferenskilder som CPUer, lagrings-ICer og radiofrekvensnivåer (RF) er det et utmerket valg å bruke skjermingsskap for individuell skjerming på PCB-laget.

Konklusjon Alle kretser sender ut elektromagnetisk stråling og utstråles lett av andre kretser. Det kan være en smertefull testprosess å få de sertifiseringene som trengs for å bringe produktet ut på markedet. Ulike former og typer EMI-skjerming er grunnleggende for å løse EMI-problemer.