Теория экранирования и применения ЭМИ

Ясная история об экранах в различных приложениях

Введение

В настоящее время каждая компания в электронной промышленности сталкивается с требованиями CE / EMI. Использование электронных устройств увеличивается, равно как и воздействие широкого диапазона частот. Радиацию и иммунитет следует принимать во внимание на ранних стадиях разработки новых продуктов. Во многих случаях проблемы с электромагнитным излучением не могут быть решены только на уровне печатной платы, и вместо этого оболочки и кабели также должны быть экранированы.

Юридические требования и другие причины применения защиты

Экранирование - это быстрый способ соблюдения правовых требований, предъявляемых органами, такими как CE или FCC, или для предотвращения электромагнитных помех. Наши экранирующие решения являются экономически эффективными, поскольку они не требуют трудоемкой разработки, прежде чем вы сможете соответствовать требованиям EMI. Экранирование обычно используется в оболочках, чтобы изолировать электрические устройства внутри них от внешних воздействий и для кабелей, чтобы изолировать провода от окружающей среды, через которую проходит кабель. Если компания предполагает, что продукт имеет быстрое введение на рынок, но выбросы превышают предписанные пределы, то широко используемым решением являются простые в применении экраны. Экраны могут использоваться для приборов с высоким уровнем излучения или чувствительности или для продуктов, где эти уровни заранее неизвестны, например, модульные корпуса. Экраны используются при работе с чувствительными измерениями, на которые также могут воздействовать окружающие поля. Экранирование, очевидно, является широко распространенным явлением и необходимостью в электронной промышленности для соответствия сегодняшним нормам выбросов.

Аспекты, которые необходимо учитывать при проектировании экранированных корпусов

Материалы и коррозия

Самыми дешевыми материалами для электромагнитного экранирования являются оцинкованная сталь и алюминий. Сегодня около 90% всех шкафов и корпусов сделаны из этих материалов. По этой причине мы разработали специальный материал, 6800 серии Amucor Shield . Amucor совместим с оцинкованной сталью и алюминием. Когда материал используется в агрессивной среде, лучше предотвратить его контакт с нержавеющей сталью, латунью или слоем хромата алюминия (alocrom 1200).

Защита от коррозии очень важна для применения вблизи моря (из-за соли) и вне помещений. Также важно, чтобы материал прокладки совместим с материалом используемой структуры / корпуса. Для получения бесплатных консультаций и прямой поддержки звоните по телефону +31 (0) 78-6131366 или пишите на [email protected] .

Толщина материала оболочки

Толщины 0,1 мм должно быть достаточно для эффективной защиты от частот выше 1 МГц. На более низких частотах, например 30 кГц и менее, необходимо использовать материалы с хорошей магнитной проводимостью (а также электропроводность при воздействии вихревых токов), и может потребоваться более толстый материал.

Например, военный бункер ЭМП построен из материала толщиной 6 мм. Эти бункеры экранируют частоты 10 кГц с затуханием 80 дБ. Если для ограничения воздействий трансформатора требуется защита от частот около 50 Гц (что может привести к риску для здоровья или влиянию на операционную систему машин), то следует использовать экранирование плотных металлических слоев и специальный материал под названием Му-ферро (см. Магнитное экранирование ). Для получения дополнительной информации об экранирующих шкафах см. Https://www.faradaycages.com .

Предотвращение открытий в корпусах

Особенно на частотах выше 5 кГц, важно предотвратить зазоры в корпусе. Высокие частоты в диапазоне от 100 МГц до 40 ГГц очень чувствительны к небольшим зазорам в корпусе. Чем выше частота, тем больше внимания следует уделять предотвращению дыр и зазоров в экране. Именно здесь вступают в действие мягкие и гибкие прокладки. Прокладка должна не только обеспечивать высокую проводимость, но также обеспечивать непрерывный электрический контакт с корпусом в сочетании с малой силой сжатия.

Расстояние между креплениями, петлями и замками

Мы разработали специальные упругие прокладки, такие как Ultra Soft Shield и V- образные прокладки. Эти прокладки предотвращают любые изгибы между точками крепления и рядом с петлями. Они являются экономически эффективным решением, так как не нужно вносить фундаментальные изменения в корпус, и нет необходимости в дополнительных крепежах.

Чтобы дать вам представление о том, какая прокладка подходит для вашего приложения, наши специалисты будут рады получить чертеж (желательно с указанием размеров, необходимого количества, материалов корпуса и указанием жесткости материала оболочки). У нас есть большой опыт применения всех видов экранирования, и мы часто видим более 50 проектов на ежедневной основе. Наши специалисты могут помочь вам выбрать правильный тип прокладки для любого применения, и их советы предоставляются бесплатно.

Мы можем изготовить наши прокладки в любом желаемом количестве, будь то одна прокладка или тысяча, и все уплотнения могут быть изготовлены согласно вашим требованиям.

Вы можете отправить свой рисунок по факсу (+31 (0) 78-614 9585) или по электронной почте на адрес [email protected] .

Гальваническая коррозия

Проводящий слой на внешней стороне прокладки должен находиться в том же гальваническом диапазоне, что и строительные материалы, чтобы предотвратить гальваническую коррозию, которая может подорвать электропроводность внутри конструкции. Это снизит эффективность экранирования. Часто используемые критерии: не более 0,3 В для суровых сред (солевой спрей / выветривание) и не более 0,5 вольта для доброкачественных сред (в помещении с только безсолевой конденсацией).

График показывает, какой прокладочный материал наиболее подходит для данного материала оболочки
Схема окружающей среды :
Указывает, какой прокладочный материал наиболее подходит для любого материала оболочки
Металлическая стойка и примеры корпусов
Если вы хотите экранировать EMI алюминиевый корпус, мы рекомендуем использовать прокладки Amucor 6800 series shielding
Алюминиевые корпуса:
Если алюминиевый корпус должен быть экранирован EMI, мы рекомендуем использовать экранирующие прокладки Amucor серии 6800 .
Корпус из нержавеющей стали
Корпуса из нержавеющей стали:
Если корпус из нержавеющей стали должен быть защищен от электромагнитных помех, мы рекомендуем использовать экранирующие прокладки Amucor серии 6800 или в некоторых случаях мягкий экран серии 7400 Ultra .
Металлические стеллажи:
Для защиты от электромагнитных помех металлической стойки мы рекомендуем использовать экранирующие прокладки Amucor серии 6800 или в некоторых случаях мягкий экран серии 7400 Ultra . Для защиты вентиляционных отверстий мы рекомендуем вентиляционные панели Honeycomb серии 9500 . Для защиты стекла в шкафу мы рекомендуем использовать сетку из фольги 9000 серии .

Чтобы получить контактную поверхность в том же гальваническом диапазоне, что и проводящее покрытие прокладок, можно использовать проводящую ленту с проводящим самоклеящимся на тыльной стороне. Если оболочка должна быть окрашена, лента может быть снабжена липкой лентой чуть меньшей ширины (краска покроет проводящую ленту по ее краям, что будет способствовать сцеплению и коррозионной стойкости) (рис.1).

Экранирующая лента и защитная лента
Рис. 1. Экранирующая лента и защитная лента

Еще одним способом избежать гальванической коррозии является предотвращение проникновения коррозионных воздействий окружающей среды на прокладку экранирования электромагнитным излучением, например, с помощью прокладки, в которой используется водяное уплотнение с экранированием электромагнитных помех (рис.2).

7300 серии EMC / IP Уплотнения, уплотнения EMI для резьбовых соединений, таких как панели, дисплеи и окна 7300 серии EMC / IP Уплотнения, уплотнения EMI для резьбовых соединений, таких как панели, дисплеи и окна
Рис. 2. Серия 7300 ЭМС / IP Уплотнения, уплотнительные прокладки EMI для резьбовых соединений, таких как панели, дисплеи и окна

Некоторые производители экранирующих прокладок EMI используют слои, содержащие углерод на внешней стороне прокладки, чтобы предотвратить коррозию. К сожалению, эти углеродные слоистые уплотнения не являются гальванически совместимыми со многими обычно используемыми строительными материалами, что приведет к коррозии на контактных поверхностях конструкции. ЭМИ-экранирующие прокладки с проводящим слоем армированной фольги Amucor®, с другой стороны, совместимы с материалами, такими как оцинкованная сталь и алюминий, и, прежде всего, предотвратят гальваническую коррозию.

EMI и частоты

Электромагнитные помехи могут передаваться излучением и / или проводимостью. Важную роль играет проводимость с частотами ниже 30 МГц. Для предотвращения нежелательных воздействий с более низких частот кабели и оболочки должны быть экранированы магнитопроводящими материалами. Чем ниже частота, тем толще должна быть защита.

Для высоких частот (ВЧ-экранирование> 40 МГц) достаточно только очень тонкого слоя высокопроводящего материала.

Используйте прокладки во избежание зазоров

Чем выше частота, тем короче длина волны. Это приводит к уменьшению допустимых размеров зазора при увеличении частоты. Другими словами, двери, панели и другие детали необходимо соединять электрически, со всех сторон (без зазоров). Проще всего это сделать с помощью наших высокопроводящих защитных прокладок EMI . Большинство этих прокладок являются самоклеющимися для удобства монтажа.

Избегайте пробелов
Рис. 3. Избегайте таких разрывов при работе с более высокими частотами

Чтобы выбрать подходящую прокладку, необходимо учесть несколько аспектов:

  • Жесткость конструкции
  • Расстояние между креплениями
  • Используемые строительные материалы
  • Необходимо ли часто открывать и закрывать конструкцию - фиксированное приложение или приложение с петлями

Жесткость прокладки зависит от жесткости конструкции и расстояния между креплениями. Если прокладка слишком жесткая, дверь, крышка или панель отклонятся, что приведет к появлению зазоров, а не к их предотвращению (рис.3). Специально для дверей было разработано несколько видов уплотнений, которые сочетают очень большой диапазон сжатия с малой силой закрытия и высокой проводимостью. Эти прокладки могут использоваться в большинстве ситуаций, без необходимости изменения конструкции. Приведенная ниже схема выбора прокладок может быть полезна при определении соответствующего материала прокладки.

Ориентировочный график выбора прокладок
Общий график выбора прокладок

Защитные двери и крышки

Для защиты дверей и крышек важно использовать прокладку с правильной эластичностью. Когда прокладка слишком жесткая, крышка или дверь могут стать искаженными, что приведет к небольшим зазорам, в результате чего корпус теряет способность экранировать от более высоких частот. Безупречный контакт между дверью (и другими апертурами) и остальной частью корпуса имеет решающее значение для сохранения целостности экранирования на более высоких частотах.

Ниже приведены примеры конструкций с прокладками EMI. Каждая конструкция требует правильной прокладки EMI.

Прокладка для деревянных дверей
Для деревянных дверей с токопроводящей защитной пластиной обычно используется мягкая прокладка, например, мягкий экран серии 7400 Ultra , чтобы сохранить целостность экранирования.
Прокладки для металлических дверей
Для металлических дверей с токопроводящим металлом Faraday чаще всего используется прокладка V-образной формы серии 8700 или полоса Be-Cu 2000 серии .
Прокладки для винтовых крышекПрокладки для винтовых крышек
Стандартный экран 7000 обычно используется для винтовых крышек.
Непрерывная прокладка с вырезом для образования угловУгол сплошной прокладкиНепрерывная прокладка
Когда прокладка EMI должна быть непрерывной, мы разработали нашу бесконечную прокладку серии 8000 .
Эта прокладка может также поставляться с водяным уплотнением ( 7300 прокладок EMC / IP ).
Водонепроницаемая прокладка O-профиля
Если требуется относительно небольшая и водонепроницаемая прокладка, мы можем поставить 5750 электропроводящих резиновых О-профилей .
Настраиваемая уплотнительная прокладкаНастраиваемая уплотнительная прокладкаНастраиваемая уплотнительная прокладкаНастраиваемая уплотнительная прокладка
Для исключительных применений мы можем изготовить заказные уплотнения ( заказные прокладки EMC / EMI серии 8800 ) любой формы, размера и размера.

Защита экранов / окон

Необходимо экранировать не только соединения между конструкционными деталями, но также дисплеи и вентиляционные панели. Дисплеи могут быть снабжены напыленным прозрачным проводящим покрытием для ВЧ-экранирования (> 30 МГц, рис.4) или тонкой металлической проволочной сеткой для высококачественного низкочастотного экранирования (рис.5). Прозрачное проводящее покрытие поставляется на фольге (легко сгибается и прилипает к окну), стеклу ( стандартное окно) или другим материалам (для тяжелых условий работы). Для других окон и дисплеев, включая окна с проволочной сеткой, нажмите здесь . Если у вас есть существующие дисплеи / окна, и вы хотите, чтобы они были покрыты напыленным проводящим слоем, свяжитесь с нами, и мы рассмотрим возможности.

Экран экранов должен соприкасаться с экранированием корпуса, чтобы гарантировать оптимальное затухание. Это можно сделать с помощью прокладки или металлической ленты с проводящим самоклеящимся покрытием.

EMI Экранированное окно, покрытое проводящим слоем
Инжир. 4. Экранированный дисплей с проводящей прозрачной фольгой, соединенной металлической лентой
Экранированное окно с проводящей сеткой
Инжир. 5. Экранированный дисплей с очень точной сеткой из металлической проволоки, соединенный с прокладкой экранирования EMI

Экранирование для вентиляционных отверстий

Вентиляционные панели обычно экранированы алюминиевыми сотовыми вентиляционными отверстиями . Они обеспечивают превосходные характеристики защиты с минимальной потерей воздушного потока. Наилучшее экранирование достигается с помощью так называемых сотовых ячеек сотовой ячейки. Эти отверстия состоят из двух или более слоев алюминиевых сот, повернутых на 90 ° (фиг.6). Соты обычно поставляются с жесткой алюминиевой рамой и прокладкой 2-5 мм для оптимального контакта со конструкцией.

Дымосос
Инжир. 6. Сетка с сотовыми ячейками

Экранирование кабелей

Для предотвращения излучения излучения через силовые и сигнальные кабели их необходимо экранировать или фильтровать. Экранирование может быть обеспечено путем покрытия кабелей экранирующими трубками или обертывания проводящих материалов вокруг них. Готовый экранированный кабель тоже подойдет. Защитная трубка состоит из полого плетеного металлического провода, через который можно протянуть кабель или пучок кабелей для их защиты. Обертка - это лента из трикотажного металла, обернутая вокруг кабеля или пучка кабелей. Легче создавать боковые ветви с помощью метода обертывания, чем с защитными трубками. Для обзора всех решений для экранирования кабелей нажмите здесь .

Экранирование кабеля всегда должно быть надлежащим образом подключено к экрану корпуса; В противном случае затухание будет более низким и, возможно, даже недостаточным. Для тяжелых и военных применений доступны экранированные кабельные сальники и специально разработанные кабельные системы ввода. Мы разработали два различных экрана для ввода кабелей, один из которых состоит из двух прокладок EMI с прокладкой через верхнюю и нижнюю стороны прорези ( 4910 - экран для ввода кабелей ), а другой состоит из контактной пластины, которая должна быть установлена ​​перед отверстием с отверстиями Для прокладки кабелей ( 4930 - высокопроизводительный экранирующий кабель ). Высокоэффективный экран для ввода контактных пластин можно сделать газонепроницаемым и водонепроницаемым. Пластинчатая система имеет более высокую производительность, но с бахромой системой легче подключать кабели позже.

Обратите внимание, что кабели без экранирующей оболочки также должны быть экранированы за экранированным корпусом, чтобы они не действовали как антенны. Такая утечка в экранирующем электромагнитном поле может быть предотвращена путем установки фильтра мощности или сигнальной линии, или, если вы имеете дело с более короткими кабелями, ведущими к другому экранированному корпусу, с использованием защитного экрана или экранирующей трубки.

4910-Кабельный ввод4930 - Высокопроизводительный кабельный ввод
Инжир. 7. Вводная защита

Коннекторная защита

То, что было сказано выше о кабелях, также относится к разъемам. Они также должны быть экранированы или отфильтрованы, и они должны иметь проводящий контакт с корпусом. Прокладки соединителей могут обеспечить такие соединения легко. Они состоят из высечного материала толщиной 1 мм, который может быть изготовлен легко в соответствии со спецификациями заказчика, с небольшими дополнительными затратами на оснащение (рисунок 8). Стандартные размеры также доступны.

Соединительные прокладки
Инжир. 8. Прокладка соединителя

Экранирование на уровне печатной платы

Части, которые вызывают помехи, могут быть упакованы в сложенную защитную коробку или конверт (рис.9), изготовленные из фольги для экранирования Му-меди с внутренним изоляционным слоем или с пластмассовыми шпильками во избежание коротких замыканий (рис.9). Альтернативой для сложенной защитной коробки или конверта является готовый корпус (см. 19-й серии экранирующих EMI корпусов / корпусов ).

Корпус экранирующей фольгиКорпус серии 1900Серия 1900 экранированный ЭМИ корпус
Инжир. 9. Защитная фольга с высечкой и корпуса EMI серии 1900

Экранирование печатных плат и экранирование отдельных компонентов также может быть достигнуто путем пайки вертикально расположенных металлических полос (например, Му-медь или Му-Ферро) на печатную плату для создания отсеков. Эти отсеки закрывают, добавляя крышку гибкой защитной фольги для высечки или нажимая мягкую проводящую пенистую ленту на полосы (рис.10/11). Эта опция позволяет экранировать многие отсеки только с одной крышкой.

1600 фиксированная защита печатной платыСпособ закрытия фехтования
Инжир. 10/11. Экранированное ограждение EMI ​​на монтажной плате, которое может быть закрыто крышкой из проводящей пены

Если источник излучения или чувствительный к EMI компонент известен, может быть применена защита для конкретного компонента (компонентов). Лучшим способом экранирования в источнике является экранирование только мешающей части или чувствительной части на печатной плате с помощью нашей специально разработанной защитной системы для печатных плат 1500 серии .

Экранирование печатных платЭкранирование печатных плат
Инжир. 12. Экранирование на уровне печатной платы с помощью наших защитных чехлов для печатных плат серии 1500 - просто поместите нашу защитную банку на чувствительные чипы.

Экранирование полного пространства / комнаты

Для некоторых применений желательно экранировать целую комнату, покрывая стены металлической фольгой, такой как медно-медная фольга , например, в медицинских и военных целях и в помещениях, предназначенных для проведения очень чувствительных измерений. Этот метод может быть применен даже в судебной медицине, например, если устройство должно быть полностью заблокировано от общения с внешним миром во время его изучения.

Му-медная клетка Фарадея может быть выполнена в соответствии с любым типом / формой / размером комнаты
Клетки Му-медь Фарадея могут быть изготовлены в соответствии с любым типом / формой / размером комнаты.

Рейтинги IP

Для многих приложений требуется оценка IP. Однако вопрос i: s, какой рейтинг IP? Чтобы помочь вам определить, какой рейтинг IP вам нужен для достижения желаемого результата, мы поставили все рейтинги IP в ясную таблицу. Перейдите к таблице рейтингов IP .

Увеличение тактовой частоты

Электромагнитные помехи (EMI) все чаще встречаются в результате более высоких тактовых частот на современных ПК и рабочих станциях.
Это вынудило регулирующие органы ограничить электромагнитное излучение, производимое ПК, и любой электронный инструмент, который мог бы использовать часы и генерировать выбросы.

Анализ электромагнитных помех

Почти любые электрические переходы с острыми краями, такие как часы, данные, адрес и управление, производят электромагнитное излучение. По мере увеличения требований к производительности повышаются тактовые частоты. Край перехода, или в инженерных терминах, скорость нарастания скорости, становился все быстрее и быстрее, поскольку становилось все труднее выполнять настройку и удерживать время.

Часы больше не подаются только на одно или два устройства на печатных платах. Скорее, они распределяются по всей монтажной плате. Кроме того, повышенные требования к памяти и другие нагрузки на линии синхронизации значительно повлияли на электромагнитное излучение.

Экранирование является наиболее распространенным методом, используемым для уменьшения электромагнитных помех.

Не хотите ли Вы...