e. 设计方法
实体金属管屏蔽
屏蔽高阻抗(电波)波使用铝或者铜这类导体制作金属管屏蔽层。10MHz以上吸收损耗占主导,一般来说结构外壳的厚度对大多数应用可以提供足够的衰减厚度。
对于低阻波(磁波),使用高磁导率的材料来制作屏蔽层比较合适。如果对材料的重量尺寸要求比较高,则高磁导率材料Hypernick、钼铁金属、AMPB-65、hy-mu 80或者镍铁合金都比较合适,但是需要经过退火、磁化和制造后期的仔细处理。金属玻璃具有无定形的晶格结构,不需要特殊处理,具有很高的拉伸强度可以被织进弹性屏蔽层中。
低频的磁屏蔽可以通过多层屏蔽来提高屏蔽效果。有种屏蔽方法混合采用了良导体和高磁导率两种屏蔽材料分别应用于反射损耗和吸收损耗。覆铜钢板是一种标准的屏蔽材料,但是其构造方式和重量都会存在问题。钢板外喷涂高导电材料是一种比较轻的解决方案,同时它还能提供高的反射损耗。
另一屏蔽方式是混合了两种磁材料,其中一种具有中等的磁导率但同时具有高的磁饱和度,另一种具有高的磁导率但具有低的磁饱和度。在两层之间的多次反射可以有效提高反射损耗的水平。
接缝和开口
多数壳体的屏蔽效能并不取决与所使用的材料本身,而取决与缝隙、开口和各种连接部位的泄露。
缝隙、开口和连接部位辐射的能量是其最大尺寸的函数。进出屏蔽壳体的所有线缆都必须屏蔽,如果需要的话还可以使用滤波。
接缝处的金属接触面必须清理干净,并且做好防腐处理。
如果可能尽量采取焊接的方式;尽量避免非同类族金属接触和非导电性表面处理。
导电性的表面处理(oakite#36, alodine#1000, iridite#14, iridite#18P)
电缆屏蔽
电缆的屏蔽层应该搭接到结构外壳上。
吸收阻抗是壳体的磁导率乘以电导率的函数。
反射损耗是壳体的电导率除以磁导率的函数。
屏蔽衬垫
金属化的屏蔽衬垫可以有效提高连接部位的屏蔽效能。最简单的情况,金属编织网可以提供很好的导电性,但是其压缩应力形变的特性会使其生命周期变短。弹性材料可以提供非常好的弹性和不错的导电性。包含弹性内核的编织网,内注橡皮或弹性材料的导线都是弹性屏蔽衬垫的例子。
若暴露在潮湿环境或者腐蚀性环境中,屏蔽衬垫必须做好密封防护措施。
法兰和接触面的表面处理必须使导电性随着时间保持稳定性。
定位螺钉需在密封和屏蔽环境的外侧。
仔细设计衬垫的压缩性能以提供最佳的衬垫压缩特性。(图63)
电气滤波器是一个阻性和电抗性混合的网络,它具有选择反射、转向或者吸收干扰噪声的作用。
为得到最好的滤波器性能,滤波器必须经过良好的接地和屏蔽。滤波器可以非常有效的抑制干扰噪声,但是也会非常的昂贵、重并且占很大安装位置。推荐只有在其他解决措施达不到要求时,再考虑滤波器措施。
滤波器并不是在所有应用领域都适用。有时电源效率要求非常高,以至于滤波器引入哪怕一点点损耗。有些数字或者离散信号需要精确的波形,滤波措施可以降低噪声但是也同时致使信号的不准确了。在其他应用领域,重量和占用空间是比较重要的以至于没有合适的滤波器可以采用。
下面几种滤波器可以降低传导干扰:
传统滤波器:高通、低通、带通以及带阻滤波器;
有耗滤波器:铁氧体环、铁氧体磁珠、针脚或连接器滤波器;
如果没有完整的滤波器指标,很难买到或者设计出适合实际情况的滤波器。通常详细的指标要求需要通过对干扰进行测量来决定。
完整的滤波器指标要求至少包括下面这些元素:
插入损耗:指定了滤波器插入损耗和频率之间的函数。定义了通带、阻带损耗,截止频率,电源频率上的效率。需要考虑到干扰信号的频谱。
接地需求:如果滤波器会把重要噪声电流并联接地,则接地阻抗的大小会限制滤波器的滤波器效果。
阻抗匹配:指定滤波器的元器件匹配线的源阻抗和负载阻抗。如果源、负载等阻抗都未知或者是变化的,用固定的端接阻抗会使滤波器的性能在固定的频段内比较稳定。
电压和电流等级:指定滤波器可以稳定的工作在所有指定的条件下。电源滤波器需要经受大的开关和负载瞬态变化。滤波器电流的等级应该很好的匹配于最大连续需求。不合适的等级可能会导致性能降级或故障;过大的定级会导致重量过大、体积过大和成本过高。
尺寸和重量:尺寸和重量是重要的考虑方面。
隔离和屏蔽:在严酷的应用环境中,滤波器可以有效的抑制线上的传导干扰。然而,良好的屏蔽和隔离是实现这些性能的必要前提。多数在售商业EMI滤波器都已被很好的屏蔽。
4.4 布线和隔离
因为走线是电磁干扰的公共路径,分类隔离和屏蔽等需要通过布线建立系统的兼容性。详细的信息请查阅BDM-7124。图64列举了主要的走线分类和建议的线间隔离。