電磁干擾屏蔽白皮書

當(dāng)外部電源在電氣通路或電路中造成噪聲或干擾時，會產(chǎn)生電磁干擾(EMI)，也稱為無線電頻率干擾(RFI)。必須屏蔽此類干擾，以防電子設(shè)備因EMI而出現(xiàn)故障。此類故障從輕微故障（汽車無線電上的噪音）電磁波譜微波無線電波紅外線輻射可見光紫外線X射線伽馬射線微波無線電波紅外線輻射可見光紫外線10-910-1110-131031010-910-1110-1310310-310-5（抗擾性）當(dāng)手機受到噪聲干擾時，將無法接收到無線電波。（輻射）數(shù)字電路發(fā)出的噪聲，稱為“無用輻射”(a)當(dāng)電腦成為噪聲源時（輻射）手機發(fā)射無線電波進行通信（通常此類無線電波不算作噪聲）。（抗擾性）如果數(shù)字電路接收到強無線電波，則可能會引起故障(b)當(dāng)電腦受噪聲影響時高性能材料/電磁干擾屏蔽白皮書2隨著技術(shù)的發(fā)展，EMI屏蔽變得越來越重要。迫在眉睫的第五代無線技術(shù)(5G)、物聯(lián)網(wǎng)(IoT)覆蓋范圍的擴大、以及電氣化運動的不斷發(fā)展都對EMI屏蔽產(chǎn)生了影響。EMI屏蔽是工程設(shè)計的關(guān)鍵部分，從PCB布局到結(jié)構(gòu)設(shè)計的所有層面都應(yīng)加以考慮。無論是商用、能源、國防還是其他應(yīng)用，為滿足需求，工程師們在設(shè)計階段都會面臨一項。本白皮書旨在讓工程師們了解技術(shù)進步將如何挑戰(zhàn)現(xiàn)有的E電磁波電場振蕩▲傳播磁場振蕩電磁波電場振蕩▲傳播磁場振蕩高性能材料/電磁干擾屏蔽白皮書3物聯(lián)網(wǎng)和5GCiscoInternetBusinessSolutionsGroup(IBSG)將物聯(lián)網(wǎng)定義為：更多的“事物或?qū)ο蟆北唤尤牖ヂ?lián)網(wǎng)，而不僅僅是與人連接ii。據(jù)IBSG估計，物聯(lián)網(wǎng)誕生于2010年左右，當(dāng)時的全球人口數(shù)量達到了68億，人均聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量為(HVAC)或查看前門監(jiān)控視頻變得越來越普遍。同樣，在我們的工作地點，物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)了機器、車輛和系統(tǒng)的連接。一些人認為5G是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的關(guān)鍵推動因素iii。隨著5G技術(shù)的誕生，數(shù)據(jù)傳輸速度有望更快，且將5G技術(shù)引入工業(yè)將極大地推動物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。作為無線網(wǎng)絡(luò)，物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中沒有電纜，十分適合應(yīng)用5G技術(shù)，提高了靈活性并改善了生產(chǎn)布局。5G技術(shù)極高的速度將有望消除滯后并提高生產(chǎn)率。與前幾代的頻率相比，5G網(wǎng)絡(luò)的頻率有所增加。在美國的四大移動運營商中，5G推廣第二階段的頻率在2.5GHz至3.7GHz的中頻范圍內(nèi)iv。在歐洲，監(jiān)管機構(gòu)確定了5G適用的頻段為3.4-3.8GHz，這也是5G的主頻段。24GHz至86GHz毫米波段的高頻傳輸，需要更高的數(shù)據(jù)速率。隨著5G的推進，預(yù)計還會使用更高的頻率。與4G相比，5G數(shù)據(jù)速度提高會導(dǎo)致噪聲和熱量同步增加。更好的連接性可支持更多的無線設(shè)備，從而產(chǎn)生更多的信號熱量增加。所有這些與5G相關(guān)的變化都更加強調(diào)適當(dāng)?shù)腅MI屏蔽的重要性，隨著5G的發(fā)展，工程師們將面臨速度更高性能材料/電磁干擾屏蔽白皮書4除了5G技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)帶來的挑戰(zhàn)外，電氣化的發(fā)展趨勢也為工程師們帶來了EMI相關(guān)挑戰(zhàn)。政府對內(nèi)燃機替代品議推動了車輛電氣化進程—從個人車輛到長途卡車、廂式貨車、農(nóng)通過設(shè)計，電動車輛的大量電子元件被限制在了某一空電池組（牽引和輔助電池）、直流/直流(DC/DC)轉(zhuǎn)換器和其他系統(tǒng)組件之間存在電磁場。其他類型的電動汽車，即混合動力電動汽車、插電式混合動力電動車和燃料電池電動車，帶有輔助電池，因屏蔽，工程師還必須關(guān)注與電池相關(guān)的熱量和可燃物。與日益增多的非電動車一樣，電動車可以容納導(dǎo)航用，如高級駕駛員輔助系統(tǒng)，該系統(tǒng)也依賴于不間斷的射頻信號，因此也會產(chǎn)生EMI除了電動車自身的EMI問題。由于存在交流(AC)和直流磁場，充電站(ECS)是EMI的一種來源。ECS的板載電子設(shè)備也需要屏蔽EMI。此外，電動汽車易受外部EMI來源的影風(fēng)暴和高壓輸電線等不太常見的來源v。信號完整性和電磁兼容性(EMC)可視為工程設(shè)計中獨立但相關(guān)的兩部分，每個部分都具有一套獨特的要求。信號完整性用來衡量驅(qū)動端和接收端之間的信號傳輸質(zhì)量。為了保持信號完整性，必須確保符合時限，并且信號范圍內(nèi)，以免損傷發(fā)送和接收設(shè)備。與EMC不同，信號完整性沒有標準。恰當(dāng)?shù)男盘柾暾漕A(yù)期應(yīng)用中正確運行vi。使用模擬工具對于開發(fā)具有良好信號完整性的產(chǎn)品而言至關(guān)重要。信號完整性模擬成本低廉且易于執(zhí)行險，在早期設(shè)計階段進行假設(shè)分析，并提供信息以證明后期設(shè)計變更的合理性。從本的有效性，且能縮短上市時間vi。高性能材料/電磁干擾屏蔽白皮書5根據(jù)定義，EMC指設(shè)備能夠在其電磁環(huán)境中正常運行，而不會對環(huán)境中的其他設(shè)備產(chǎn)生無法容忍的電磁干擾vii。為了從源頭上解決EMI，電子工程師在設(shè)計中將考慮合適的電路板布局、濾波、接地和信號完整性。EMC要求產(chǎn)品按照政府標準或市場驅(qū)動的輻射和抗干擾標準中的規(guī)定進行設(shè)計。為符合EMC規(guī)范，電路板布局必須合的共模電流流向連接到產(chǎn)品的電線。精密測試用于確保這些電流符合既定限值。以B類輻射測試為例，5mA共模電流測量將導(dǎo)致故障vi。與模擬信號完整性相比，模擬EMC成本昂貴且難以執(zhí)行。工在相關(guān)EMC標準中引用的電磁環(huán)境下測試產(chǎn)品也很重要viii。道德道德標準合規(guī)性法律規(guī)則法規(guī)隨著技術(shù)進步，EMC設(shè)計變得越來越重要。對5G而言，所有新系統(tǒng)都需要符合EMC法規(guī)，且要求機箱和組件具備RFI屏蔽功能。EMC由全球眾多機構(gòu)監(jiān)管，各個行業(yè)部門都有特定的EMC準，此表并不詳盡viii。InterferenceTechnology發(fā)布的更完整的列表見erferencetechnology.com/2022-emc-testing-guide/表1：應(yīng)用/行業(yè)的通用EMC標準viii，ix應(yīng)用/行業(yè)MIL-STD-461MIL-STD-704MIL-STD-1275MIL-STD-1399ISO7637SAE（多個編號）高性能材料/電磁干擾屏蔽白皮書6應(yīng)用/行業(yè) IEC61000-6-1（通用）IEC61000-6-3（通用） IEC61000-6-2（通用）IEC61000-6-4（通用）IEC60601-1-2IEC61000-6-5（<1000VAC，1500VDC）IEC61326-1開關(guān)齒輪和控制齒輪（1000VAC，1500VDC）IEC60947-1SAE：美國汽車工程師學(xué)會；FCC：聯(lián)邦通信委員會無論何種行業(yè)或應(yīng)用，任何電子產(chǎn)品上市前都必須解決E射的抗擾性。測試環(huán)境的結(jié)果將有助于工程師了解產(chǎn)品在真實世界中是否將產(chǎn)生E2.執(zhí)行合規(guī)前測試。為確保您的產(chǎn)品在正式測試之前完全不受EMI影響并符合能量排放標準，最好在消聲屏蔽罩內(nèi)進行測試。為此，可租賃完全符合EMC要求的測試設(shè)備，如EMI接/2022-emc-testing-guide/。3.選擇EMC測試實驗室。確保您選擇的實驗室經(jīng)過A2LA認證，符合ISO/IEC17025標準。當(dāng)您的產(chǎn)品投放進市場時，這一認證至關(guān)重要，它將驗證您的測試結(jié)果。預(yù)定實驗室時，預(yù)計至少將有幾個月的滯后，的合規(guī)前測試x。幾個用來評估產(chǎn)品EMC的基本測試。其中包括輻產(chǎn)品在環(huán)境中暴露在電磁能量下的性能。輻射測試用于評估產(chǎn)品所產(chǎn)生的電磁干擾量。傳導(dǎo)抗擾度測試通來測量產(chǎn)品對來自其他產(chǎn)品的電磁能量的反應(yīng)。傳導(dǎo)輻射測試分析從測試產(chǎn)品沿著導(dǎo)體傳輸?shù)搅硪划a(chǎn)品的電種專用設(shè)備可供在室內(nèi)進行上述各項測試。在將產(chǎn)品送至實驗室進行EMC認證之前，在室內(nèi)進調(diào)，以防產(chǎn)品無法通過首次認證x。高性能材料/電磁干擾屏蔽白皮書7EMI屏蔽級別從設(shè)計工程的角度來看，從機箱到模塊再到PCB，在所有級別均應(yīng)考慮E進入或離開規(guī)定區(qū)域的保護裝置，是不同級別EMI屏蔽的重要元件xi。?機箱層面：各級組件的EMI屏蔽都涉及法拉第籠對來自機箱內(nèi)信號的衰減。這能夠最大限度地減少信號逸出后干擾?模塊層面：模塊級屏蔽可處理電子設(shè)備機箱內(nèi)的有源元件（如驅(qū)動器、顯示器等）的情況，能保護此類元件免受內(nèi)?PCB層面：PCB級別的屏蔽包括帶屏蔽罐的單個組件（如集成電路）的屏蔽，例如，為這些組件制造一個小型法產(chǎn)品級屏蔽產(chǎn)品級屏蔽模塊級屏蔽PCB級屏蔽32EMI屏蔽材料類型EMI屏蔽有多種材料可供選擇，可滿足各種應(yīng)用和行業(yè)的廣泛需求。不同類型的材料可以應(yīng)對不同的挑?紡織鐵絲網(wǎng)高性能材料/電磁干擾屏蔽白皮書8金）、鍍錫銅包層鋼、不銹鋼或鋁在芯上編包括硅膠海綿、實心硅膠和閉孔氯丁橡膠海材料的可用性可配合凸緣的電流兼容性，從可能性。紡織絲網(wǎng)可制作成復(fù)雜形狀，并可作為O形圈安粘接到支架時，紡織絲網(wǎng)也可安裝到表面，實潮密封。此類屏蔽非常適合用于機柜門、蓋導(dǎo)電彈性體。EMI屏蔽的另一種性價比較高的選擇是導(dǎo)電彈性體，其采用多種材料制成，適用于各種應(yīng)料包括硅膠或氟硅酮中的鍍銀鋁、銅或玻璃，氟硅酮中的鍍鎳石墨或純鎳。每種材料在所有能都很出色。作為最受歡迎的材料，鍍鎳石墨比重較低，比銅基或鎳基填料性價比更高。但鍍銀鋁便宜三到五倍。與紡織絲網(wǎng)相比，導(dǎo)電平墊圈或O形圈可供選擇。氟硅橡膠具有耐燃油和耐油的特性，是嚴苛環(huán)境中的理想選擇。硅樹脂產(chǎn)品墨有經(jīng)UL94-V0文件編號E344902批準的阻燃版本。其他兩種類型的導(dǎo)電彈性體包括原位成型墊圈和硅樹脂中的定向?qū)Ь€。原位成型導(dǎo)電彈性體由液態(tài)可直接用于機箱硬件中。材料包括硅膠和鍍銀鋁、銅或硅膠鎳的鍍鎳石墨。原位成型導(dǎo)電彈性體也可制成。原位成型導(dǎo)電彈性體非常適合墊圈面積硅樹脂中的定向?qū)Ь€是一種扁平的硅樹脂薄片材料，嵌入垂直方向的蒙乃爾合金或鋁線中。硅膠定向?qū)Ь€是絕佳屏蔽選項，可實現(xiàn)環(huán)境密封。變體包括實心閉孔硅樹脂、軟質(zhì)實心硅樹脂、海綿硅樹脂和固態(tài)氟硅橡導(dǎo)電布包覆泡棉。這種EMI屏蔽裝置由導(dǎo)電鎳/銅或鍍銀聚酯或尼龍導(dǎo)電布包覆著軟聚醚聚氨酯泡棉芯組成。導(dǎo)電布包覆泡棉有多種不同的形式，可廣泛用于各類應(yīng)用，包括商業(yè)級應(yīng)用。導(dǎo)電布包高性能材料/電磁干擾屏蔽白皮書9簧片。由于具有機械彈簧特性和高導(dǎo)電性，大多數(shù)由鈹銅制成的簧片對于機柜和門或其他經(jīng)常接觸的區(qū)EMI屏蔽選擇。有多種電鍍表面可選，可解決電流兼容性問題?；善懈鞣N可焊接和不可焊接表面，可選擇金、銀、亮錫、亮鎳、鋅和化學(xué)鎳?；善Ｓ捎诰哂袡C械彈簧特性和高導(dǎo)電性，大多數(shù)由鈹銅制成的簧片對于機柜和接觸的區(qū)域來說是理想的EMI屏蔽選擇。有多種電鍍表面可選，可解決電流兼容性問題?；善帘涡躣B1404006008002000400060008000屏蔽效能dB1404006008002000400060008000屏蔽效能紡織鐵絲網(wǎng)可實現(xiàn)H場（磁場）屏蔽62dB@10Khz。SE在1GHz之后下降導(dǎo)電布包覆泡棉屏蔽頻率范圍廣，>100dB至10GHz電場。導(dǎo)電布包覆泡棉鈹銅合金簧片屏蔽頻率范圍廣，>100dB至10GHz電場。導(dǎo)電彈性體屏蔽頻率范圍廣，>100dB至10GHz電場。不同類型EMI密封圈的典型屏蔽效能鈹銅彈簧片導(dǎo)電彈性體紡織鐵絲網(wǎng)蜂窩EMI通風(fēng)板。蜂窩空氣通風(fēng)板由放置在剛性擠壓鋁制安裝框架中的鋁質(zhì)蜂窩狀箔片組成。成型并蜂窩單元（在連接處進行膠粘和穿孔或激光焊確保了每個連接處的導(dǎo)電通路。雖然箔片在各90°極化的蜂窩。框架可以配備一體式或單獨的EMI/RFI密封圈，并且可以通過各種表面處理來實現(xiàn)腐蝕保護或提高是“超過截止頻率的波導(dǎo)”。蜂窩通風(fēng)板由組成，它們充當(dāng)波導(dǎo)，將電磁波導(dǎo)入或?qū)С龅篱L到一定程度，波會衰減。通常，管道長通風(fēng)面板設(shè)計適用于需要良好的空氣流動進行冷卻和通風(fēng)的應(yīng)用，但必須確保符合EMC規(guī)范用包括電子設(shè)備機箱、空調(diào)裝置、風(fēng)扇外殼、EMC機架和通信屏蔽裝高性能材料/電磁干擾屏蔽白皮書10EMI屏蔽的光學(xué)窗口。EMI屏蔽窗可為機箱提供高性能EMI屏蔽，同時保持最佳的光學(xué)透明度。EMI屏蔽窗作為易感性防護。屏蔽窗為查看顯示設(shè)備（如LED和LCD）提供了良好的透明度，還可作為機箱的前面板保護、顯示屏對比度增強、顯示屏顏色匹配、眩光表面。屏蔽窗可為筆記本電腦和小型顯示房、屏蔽的房間、核磁共振室和安全通信室）EMI屏蔽。?夾層窗：夾在兩個光學(xué)基底之間非常細密的編織絲網(wǎng)，使用聚氨酯夾層將其層壓在一起高性能材料/電磁干擾屏蔽白皮書