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EMC易倍EMC电磁屏蔽:静电、磁场与天线耦合

点击量:947    时间:2022-10-22

  不管什么电子产品,EMC始终是其需要面对的问题,EMC全拼是Electromagnetic Compatibility即电磁兼容性,EMC分为EMS(electromagnetic susceptibility)电磁抗扰度和EMI( Electromagnetic interference)电磁干扰两部分,一个是评估产品自身稳定性的,另一个是评估产品对外噪声水平的,都是产品质量的重要指标,本文以手机为例,介绍EMC、静电浪涌的基本原理以及常见解决措施,有助于指导工程师PCB layout以及解决实际EMC问题。

  万事万物皆有干扰,有干扰才有抗干扰,解决EMC问题就有3大方向,围绕这三大方向,可以幻化出EMC易倍非常多的解决措施,太极生两仪,两仪生四象,四象生八卦,八卦千变万化。这3大方向分别是干扰源、干扰传播路径、干扰受体。

  如果受害方阻抗大,那么产生的干扰也会变大,这就是高阻抗电路更容EMC易倍易接收噪声的原因之一。

  有爱必有恨,有电容就EMC易倍有电感,二者是对偶器件,磁场耦合就是基于感性的耦合,也叫感性耦合,电压小电流大,当导线流过电流时,会产生磁场,磁场会通过互感作用于受害线路,进而产生干扰,这就是磁场耦合。

  对于偶极子而言EMC易倍,长度为1/2波长时更容易发生无线MHz信号而言,被发射到空中后的速度为光速3*10^8 m/s,波长就是400mm,波长的一半就是200mm,所以如果天线mm就有助于减小干扰;

  我们在走线时也要避免出现单独线头,这种线头可能成为发射或接收天线. 环形天线

  很多基于法拉第电磁感应定律的磁场检测设备,就是使用探查线圈来拾取磁场。环形天线既可以发射电波又可以接收电波,降低发射环形天线的面积,是降低干扰的有效方法之一emc易倍。我们PCB layout时也要缩短走线长度,避免形成发射或接收的环形天线. 近场与远场

  但不管是偶极子天线还是环形天线,在远场范围内,电、磁场随距离衰减速度一致,此时的波阻抗为377Ω,这是重要的参数,后面会用到。

  屏蔽效果可以用SE = R + A近似表示EMC易倍,R表示反射损耗,A表示衰减损耗。

  反射损耗R是利用阻抗不匹配,将噪声反射,来抑制干扰,和阻抗非常相关,记不记得前文的377Ω?一会就会用到。

  前文提到过远场波阻抗是377Ω,而铜板等屏蔽材料是高电导率材料,其阻抗非常非常小,10MHZ时,铜的固有阻抗大约只有1mΩ,相差了30万倍,铁的阻抗也非常小,远场波阻抗与屏蔽材料阻抗差距巨大,产生反射,因此单看反射系数,就可以达到100dB的衰减效果。

  从下图可以解读出,相同频率时,铁比铜趋肤深度更小,即由于铁的磁导率高EMC易倍,衰减损耗更大,衰减损耗引起的抗干扰效果更好。

  从上图还可以解读出,频率越高,趋肤深度就越小,因此高频时即使用非常薄的金属材料就可以实现良好的屏蔽效果。

  如果频率很低,那么趋肤深度就很大,抑制低频干扰需要非常厚的屏蔽材料,此时使用高磁导率的铁等材料屏蔽效果更好。高频干扰屏蔽电场,选用较薄材料;

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