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产品外壳设计与产品EMC结构设计和要求-右手工业设计
2022-08-29
1、屏蔽的商业必要性;  2、屏蔽的概念;

  3.电路之间和屏蔽层之间(间距)较大,矩形(或不规则)屏蔽形状更好避免共振;

  4、趋肤效应(低频难以阻挡):从电流传导的角度看,趋肤深度越高,导线利用率越高。

   从屏蔽来看,希望趋肤深度浅,频率越高,趋肤深度越浅。 更薄的金属可以屏蔽更多的电磁频段;

  50Hz的趋肤深度为5~15mm,难以屏蔽。

  5. 气孔(高频难以阻挡):建议选择圆形或六角形开孔:开孔直径在最高内频的1/20~1/50λ(波长)以下。

  6. 低频(磁场)屏蔽 7. 端波导

  8. 导体垫片(用于填缝) 9. 视觉组件(如显示器、指示灯、键盘)的屏蔽

  10. 通风(散热)孔的屏蔽 11. 涂漆或电镀塑料屏蔽

  12.非金属屏蔽 13.屏蔽室安装 14.板级电磁屏蔽

  一、屏蔽的商业必要性

  项目应在规划阶段考虑屏蔽,以便将屏蔽措施的成本降至最低。

  如果等到问题暴露出来,那么就需要付出相当大的代价。

  屏蔽措施往往会带来成本和仪器重量的增加。 如果可以通过其他 EMC 方法解决,则应尽量减少屏蔽。  (言外之意就是屏蔽是最后的手段)

  PCB需要注意以下两点:

  1、使电线和元器件尽量靠近一块大金属板(金属底板)(这个金属板不指屏蔽体)

        2、使电器元件和线路尽量靠近大地(减少层间信号的电磁干扰,大地可以吸收部分干扰)。 这样,即使需要屏蔽,也可以降低对 SE 屏蔽效能的要求。

  2.屏蔽的概念

  屏蔽相当于一个滤波器,放置在电磁波的传播路径上,对一部分频段形成高阻抗。 阻抗比越大,屏蔽效果越好。

  对于一般金属来说,0.5mm的厚度可以对1MHz的电磁波产生很好的屏蔽效果,对100MHz的电磁波可以有很好的屏蔽效果。 问题是薄层金属屏蔽小于1MHz或者对于气孔,屏蔽效果不好。  ,本文重点介绍这方面。
4.趋肤效应使低频干扰难以屏蔽

  趋肤深度

  工程定义从表面到电流密度的厚度下降到表面电流密度的0.368(即1/e)为趋肤深度或穿透深度Δ:



  三种金属在不同频率下的趋肤效应深度(频率越高,深度越浅,趋肤越多); 从传导的角度看,趋肤效应预计有较深的趋肤深度,这意味着导线的利用率高; 但是对于屏蔽,希望趋肤深度浅一些,这样可以用更薄的金属屏蔽更多的电磁频段;  50Hz的趋肤深度为5-15mm,很难屏蔽...

  用于屏蔽的金属应具有良好的导电性和导磁性,厚度应根据干扰的最低频率产生的趋肤深度确定。 一般1mm的低碳钢板或1μm的镀锌层就可以满足一般应用。  (这也是实践中经常看到底盘壁镀锌的原因)。

  5. 毛孔

  如果整个屏蔽罩壳是无缝无孔的,对于30MHz的电磁波达到100dB的衰减效果并不难。 问题是它们不是无缝的:



 

  10、通风孔的屏蔽

  通风口有两种形式:

  (1)金属网格(类似于蜂窝铝板)

        (2) (最多) 波导

 

  外壳和布局设计中的散热注意事项:

  如果板上有一些功耗较大的器件,在布局板子的时候要特别注意这个器件的布局,以及与整体PCB板和外壳的配合。

  布局要注意以下几点: DSP 和 FPGA 需要考虑一些散热问题。

  1、晶振、CPU、内存等对温度敏感的器件应尽量放在上风向,远离发热器件;

  2、对于大型发热器件,可考虑采取散热片、热管、风扇、导热硅脂、导热垫等措施,尽量将热量引导至外壳或加速散热。

  3、在散热的气流通道上,要保证高热器件的上风道上没有电解电容等更高的器件,以免影响后续的散热。

  4、机壳设计中的进风口和加热装置沿风速垂直方向均匀分布可以加速散热,但也要避免加热装置之间的距离过大,以保证出风均匀 并避免风从缝隙中加速流出。

  外壳设计中还包括:

  1、针对外壳开孔的问题,尽量开小圆孔,避免细孔;

  2、外壳标示的材质,包括自身材质和外壳表面材质,部分涂层可以增强屏蔽效果;

  3、机壳的安装布置还应考虑良好接地的需要,避免在表面形成静电。

  4、外壳各层之间应保证良好的接触,即良好的搭接。 可以使用铜网、导电橡胶、金属锁等来保证接触良好。
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