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嘉峪檢測網(wǎng) 2025-06-06 08:25
一、屏蔽設(shè)計的基本原則
1、屏蔽體結(jié)構(gòu)簡潔，盡可能減少不必要的孔洞，盡可能不要增加額外的縫隙。
2、避免開細(xì)長孔，通風(fēng)孔盡量采用圓孔并陣列排放。屏蔽和散熱有矛盾時盡可能開小孔，多開孔，避免開大孔。
3、足夠重視電纜的處理措施，電纜的處理往往比屏蔽本身還重要。
4、足夠細(xì)心，電磁兼容設(shè)計必須注意每一個小環(huán)節(jié)稍不注意就可能功虧一蕢
5、屏蔽體的電連續(xù)性是影響結(jié)構(gòu)件屏蔽效能最主要的因素，相對而言，材料本身屏蔽 性能的影響是微不足道的（低頻磁場例外）；
6、有強烈的成本意識，注意高性能是以高成本為代價的。
二、屏蔽方案的選擇
2.1、屏蔽方案的類別
為了使產(chǎn)品實現(xiàn)電磁兼容，采取屏蔽措施的方案按照屏蔽級別的不同可以分為：PCB板、元器件、模塊、插箱/子架、機柜等屏蔽。PCB板、元器件級別的屏蔽由于已經(jīng)超出結(jié)構(gòu)設(shè)計的范圍，本文不介紹。
模塊屏蔽
模塊屏蔽是指將一些輻射大或抗干擾能力差的單板或模塊，單獨安裝在屏蔽盒中。模塊屏蔽不但容易實現(xiàn)，成本低，而且可以減弱單板或模塊之間的相互干擾，實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部模塊之間的電磁兼容。模塊屏蔽是一種綜合性能比較理想的解決方案，推薦在大多數(shù)產(chǎn)品應(yīng)用。
插箱/子架屏蔽
插箱/子架屏蔽與模塊屏蔽有一些類似，只是屏蔽體是插箱/子架。相對機柜級屏蔽，插箱/子架級屏蔽最大的優(yōu)點是可以在出線的接插件上面采取措施屏蔽，從而避免了電纜采取屏蔽措施。插箱/子架屏蔽也是一種比較理想的屏蔽方式。
機柜屏蔽
機柜屏蔽是指在機柜上面采取措施實現(xiàn)屏蔽。由于機柜中不可避免存在各種縫隙，機柜的屏蔽效能一般不能太高。另外許多系統(tǒng)中線纜多，往往造成機柜屏蔽失敗的主要原因正是電纜。機柜屏蔽方案中需要特別注意電纜的屏蔽措施，一般可以采取屏蔽電纜或者轉(zhuǎn)接等方式。
2.2、選擇屏蔽方案
對于產(chǎn)品應(yīng)該選用什么屏蔽方案，應(yīng)該考慮成本、技術(shù)難度以及操作性等其他方面的綜合因素，一般應(yīng)該參照以下原則：
最好采取綜合的方案，即根據(jù)實際情況，綜合選用不同級別的屏蔽方案，達(dá)到綜合性能最優(yōu)的目的；
對于進(jìn)出線纜十分多的系統(tǒng)，最好采用模塊屏蔽或者插箱/子架屏蔽，慎重使用機柜級屏蔽方案；
對于要求特別高的產(chǎn)品，可以采用多級屏蔽的方式，即模塊屏蔽加插箱/子架屏蔽，還可以加機柜屏蔽。這樣每級屏蔽性能要求都不高，技術(shù)上比較容易，綜合屏蔽效果卻十分好，而且成本也不高。
2.3 縫隙的屏蔽
兩個零件結(jié)合在一起，結(jié)合面的縫隙是影響結(jié)構(gòu)件屏蔽效能的主要因素。如果不安裝屏蔽材料，結(jié)構(gòu)方面影響縫隙屏蔽效能的因素主要有：縫隙的最大尺寸、縫隙的深度等。如果縫隙中安裝屏蔽材料，縫隙的屏蔽效能還與屏蔽材料自身的特性有關(guān)。在實際設(shè)計中縫隙的最大尺寸與以下因素有關(guān)：緊固點的距離、零件的剛性、 結(jié)合面表面的精度等。
緊固點的距離：
緊固點的緊固方式包含采取螺釘連接、鉚接、點焊以及鎖等使兩個零件的結(jié)合面結(jié)合在一起之類的措施。實際設(shè)計中，由于其他因素往往會受到限制，緊固點的距離一般就直接決定了縫隙的最大尺寸，是影響縫隙屏蔽效能的最主要因素。由于目前尚無實用的計算方法計算縫隙的屏蔽效能，緊固點的距離只能從經(jīng)濟性和可操作性的角度考慮，按照以下經(jīng)驗數(shù)據(jù)取值：
中、低等級（C級以下）屏蔽效能取50-100mm；
高等級（C級以上）屏蔽效能取20-50mm。
具體取值還需考慮縫隙的深度以及結(jié)合面零件的剛性等因素。例如，當(dāng)折彎次數(shù)多或者采用型材時，由于零件的剛性好，可以取大值；如果僅僅是單層鋼板（或鋁板）直接壓緊，由于剛性差，應(yīng)該取小值。
如果緊固點太多導(dǎo)致存在裝配工藝性差等困難，建議在縫隙中安裝屏蔽材料，從而減少螺釘?shù)臄?shù)量。
零件的剛性：
當(dāng)緊固點距離不變時，結(jié)合面零件的剛性好，則縫隙的最大尺寸更小，因此提高零件的剛性可以提高縫隙的屏蔽效能。增加零件剛性的常用措施有：采用型材、增加板材厚度，增加折彎次數(shù)等等。
縫隙的深度：
增加結(jié)合面縫隙的深度可以大大提高縫隙的屏蔽效能，其作用要明顯大于減小緊固點的間距。對于鈑金件一般推薦縫隙的深度是板厚的10-15倍。因為實際設(shè)計中往往會受到其他因素的限制，該指標(biāo)僅為參考數(shù)值，設(shè)計人員在設(shè)計過程中應(yīng)盡量增加結(jié)合面縫隙的深度。
另外，對于同樣的緊固點數(shù)量，雙排緊固點（相互錯位）會比單排的屏蔽效能要好得多，因此在設(shè)計中，可以考慮采取雙排緊固的方式。
結(jié)合面表面精度：
結(jié)合面的表面精度（粗糙度、平面度等）對縫隙的屏蔽效能也有影響。但是由于涉及到工藝水平以及加工設(shè)備的精度等難以改變的因素，實際設(shè)計中一般不對零件的表面精度提出特殊要求。
屏蔽材料的特性：
當(dāng)縫隙的屏蔽效能要求較高，或者實際結(jié)構(gòu)中不允許有太多緊固點時（例如門的縫隙），應(yīng)該在縫隙中安裝屏蔽材料。這時，縫隙的屏蔽效能主要與屏蔽材料的屏蔽性能、屏蔽材料的安裝形式以及屏蔽材料的壓縮量有關(guān)：
屏蔽材料本身的屏蔽性能直接決定了縫隙的屏蔽效能，因此一般盡可能選用屏蔽性能好的材料。屏蔽材料的選用將在7.4節(jié)中詳細(xì)闡述。
屏蔽材料的安裝形式對屏蔽效果有很大的影響，如下圖所示的三種安裝形式對屏蔽效能的影響是十分明顯的。方案一所示的安裝形式縫隙的屏蔽主要依靠屏
蔽材料的屏蔽效果；而方案二的屏蔽除了屏蔽材料外，緊固的縫隙提供了另一條屏蔽的途徑，其屏蔽效國要比方案一好得多；至于方案三，由于比方案二又多了一層屏蔽，效果自然比方案二好。安裝屏蔽材料時盡可能采用方案二和三的形式。由于多層屏蔽得效果實際上并不是單層的累加，方案二和三的屏蔽效果差別并不顯著，設(shè)計時可按照實際情況選擇其中一種安裝形式。
屏蔽材料的性能與壓縮量有直接關(guān)系，設(shè)計時必須合理選擇緊固點的數(shù)量，并盡量提高零件的剛性，保證屏蔽材料的壓縮量在允許的范圍之內(nèi)。需要特別注意的是不要忽略了沒有緊固點的地方可能會由于剛性、加工誤差等因素導(dǎo)致屏蔽材料實際上沒有壓緊，而這時往往又不容易發(fā)現(xiàn)。另外，安裝屏蔽材料也需要注意不可過度壓縮。過度壓縮可能導(dǎo)致屏蔽材料失去彈性，另外一般材料的壓縮力與壓縮量成正比，過度壓縮可能會導(dǎo)致過大的壓縮力，產(chǎn)生其他影響。
2.4、孔洞的屏蔽
孔洞屏蔽效能影響因素：
結(jié)構(gòu)方面影響孔洞屏蔽效能的因素主要有：孔的最大尺寸、孔的深度、孔間距以及孔的數(shù)量，其中影響最大的是孔的最大尺寸和孔的深度。需要注意的是屏蔽效能只與孔的最大尺寸有關(guān)，而與孔的面積并沒有直接關(guān)系，因此在設(shè)計中盡量開圓孔，其次考慮是開方孔，盡量避免開長腰孔。
通風(fēng)孔的屏蔽：
通風(fēng)孔的屏蔽主要需要均衡通風(fēng)與散熱之間的矛盾。考慮屏蔽需求時，通風(fēng)板的常用類型有穿孔金屬板和波導(dǎo)通風(fēng)板。
穿孔金屬板：
穿孔金屬板即在金屬板上面開陣列通風(fēng)孔。穿孔金屬板的屏蔽效能已經(jīng)有實用的計算方法，且計算的結(jié)論與實測誤差較小，可以直接指導(dǎo)設(shè)計。具體可以參閱《電磁兼容性結(jié)構(gòu)設(shè)計》（東南大學(xué)出版社）的詳細(xì)介紹。由于孔的最大尺寸和孔的深度是影響其屏蔽效能的主要因素，相對而言孔的數(shù)量和孔間距影響較小，因此當(dāng)通風(fēng)板的屏蔽效能與散熱相矛盾時，可以采取增加孔深，減小孔的直徑，同時增加孔的密度和數(shù)量的方法來避免矛盾，盡量找到屏蔽和散熱之間的平衡點。
一般情況下，穿孔金屬板的屏蔽效能不超過30-40dB，適合于C級以下屏蔽效能等級。穿孔金屬板結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，大多數(shù)結(jié)構(gòu)件均應(yīng)該選用這種通風(fēng)形式。只有B級以上屏蔽效能需求時才選用波導(dǎo)通風(fēng)板。
波導(dǎo)通風(fēng)板：
波導(dǎo)通風(fēng)板是利用截止波導(dǎo)的原理制作成的通風(fēng)板，有的資料上也稱之為蜂窩通風(fēng)板。常用的波導(dǎo)通風(fēng)板的厚度有6.3mm，12.7mm和25.4mm三種規(guī)格，厚度尺寸越大，屏蔽效能越高。為了提高通用性，規(guī)定若無特殊要求，一律選用厚度為12.7mm。
波導(dǎo)通風(fēng)板的材料有鋁合金和鋼兩種。鋁制波導(dǎo)通風(fēng)板一般是粘接制成的，因此需要導(dǎo)電處理（導(dǎo)電氧化、鍍錫、鍍鎳等）后才能使用；而鋼制波導(dǎo)通風(fēng)板是采用釬焊方式制成的，使用時只要做防腐處理即可。
波導(dǎo)通風(fēng)板的價格昂貴，特別鋼制波導(dǎo)通風(fēng)板的價格更高，結(jié)構(gòu)件中應(yīng)優(yōu)先選用鋁制波導(dǎo)通風(fēng)板。由于鋁制波導(dǎo)通風(fēng)板對低頻磁場幾乎是透明的，因此當(dāng)對低頻磁場有要求時（T級要求），應(yīng)該選用鋼制波導(dǎo)通風(fēng)板。
鋁制波導(dǎo)通風(fēng)板的屏蔽效能一般可以達(dá)到60-70dB，而鋼制波導(dǎo)通風(fēng)板的屏蔽效能則可以達(dá)到90-100dB。使用波導(dǎo)通風(fēng)板時需要特別注意處理與其框架之間的縫隙，一般裝配以后可以采用焊接等方式將縫隙堵住。
其他孔洞的屏蔽：
由于指示燈、操作按鈕、觀察孔等需求會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)件上開各種孔洞，對于這些孔洞的屏蔽設(shè)計時按照以下步驟考慮。
最好將這些指示燈、操作按鈕、觀察孔等設(shè)置在屏蔽體之外。
建議選用屏蔽的元器件，例如帶屏蔽的指示燈、按鈕以及屏蔽玻璃等，這時需要注意安裝縫隙的屏蔽效果。
采用加屏蔽罩的方法將這些孔洞屏蔽起來。
對于小的孔洞，如果其屏蔽效能足夠（可參照6.4.2節(jié)中穿孔金屬板的屏蔽效能），只要孔洞中不引出電纜，可以不處理。
2.5、 線纜的屏蔽
線纜的屏蔽措施：
嚴(yán)格地說，線纜的屏蔽超出了結(jié)構(gòu)件電磁兼容的范圍。但是線纜的處理對結(jié)構(gòu)件的屏蔽有至關(guān)重要的關(guān)系，往往比結(jié)構(gòu)件的屏蔽還要重要，因此本文中對線纜的屏蔽提出基本要求，設(shè)計人員在機電協(xié)調(diào)和詳細(xì)設(shè)計時必須足夠重視線纜的屏蔽措施。
電纜進(jìn)出屏蔽體主要有以下幾種形式，其處理措施分別為：
通過屏蔽插頭轉(zhuǎn)接：
一般情況下需要使用屏蔽電纜，這時的屏蔽效果主要是取決于插頭的屏蔽效果。 另外，對于子架/插箱屏蔽方式，電纜直接從模塊的插座上面接出也是一種類似的方法，其屏蔽效果主要取決于插座上屏蔽措施的效果。采用轉(zhuǎn)接的方式可以獲取十分高的屏蔽效能，是一種理想的屏蔽方式，但是在線纜較多的時候成本比較高。
通過EMI濾波器連接：
即電源線通過電源濾波器連接，信號線采用信號線濾波器如濾波連接器、饋通濾波器等轉(zhuǎn)接。這種方式既可濾波，又可實現(xiàn)屏蔽。這種出線方式中濾波器的安裝（濾波連接器類似）至關(guān)重要，詳細(xì)見下節(jié)6.5.2中的規(guī)定。
直接出機柜：
直接出機柜時可分為屏蔽電纜和非屏蔽電纜兩中種情況。對于屏蔽電纜，要求電纜在出屏蔽體時屏蔽層必須與屏蔽體360°的接觸，保證阻抗足夠小，而不能僅僅是接通。對于非屏蔽電纜，可以采取套金屬編制網(wǎng)，纏金屬絲網(wǎng)等方式將電纜出屏蔽體的部分長度變成屏蔽電纜的形式，并按屏蔽電纜的要求將絲網(wǎng)與屏蔽體可靠接觸。絲網(wǎng)纏繞的長度與屏蔽要求、線纜直徑有關(guān)，一般為2-3m。總之，一般不允許直接將電纜直接從屏蔽體穿出，需要將屏蔽層可靠接地。
濾波器的安裝
一般電源需要經(jīng)過濾波器后進(jìn)入系統(tǒng)。濾波器安裝和連線必須滿足以下要求。
交流濾波器應(yīng)該安裝在屏蔽體上面，安裝面上縫隙的屏蔽效能足夠。
直流濾波器推薦也安裝在屏蔽體上面，要求不高時允許安裝在屏蔽體內(nèi)部，這時電源線將會直接從屏蔽體穿出。
濾波器安裝在屏蔽體上時，進(jìn)出線必須在屏蔽體的兩側(cè)，即從屏蔽體外連接輸入線到濾波器上面，從屏蔽體內(nèi)引出輸出線。
濾波器的外殼必須與屏蔽地（保護(hù)地） 可靠連接。
濾波器的輸入、輸出線不許平行走線，更不許相互纏繞。
來源：風(fēng)陵渡口話EMC
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