EMC外壳设计要点

本文要点

什么是 EMC 外壳？

选择 EMC 外壳材料时需要考量的事项。

EMC 外壳设计要点。

如果设备具有电磁兼容标志，则表明它带来的电磁干扰符合 EMC 标准规定。符合 EMC 标准的设备可在电磁环境中安全运行，并且不会对附近设备的运行产生干扰。为了达到必需的电磁兼容性水平，以便在电磁污染环境中正常运行，EMI 滤波器或设备屏蔽通常会被使用。在本文中，我们将探讨什么是 EMC 外壳，并将提供 EMC 外壳设计中需要考量的一些要点。

EMC 外壳基础知识

电磁波由电场和磁场组成。电场和磁场的场强决定了电磁波的阻抗。电场由高阻抗电压源威廉希尔官方网站 产生，磁场由低阻抗电流源威廉希尔官方网站 产生。要实现电磁兼容，必须减弱电磁场的强度。

 EMC 外壳设计可降低干扰强度

EMI 屏蔽

为了降低干扰强度，会使用 EMI 屏蔽。EMI 屏蔽是一种 EMC 外壳，用在发射器和感受器之间，以减弱电磁场强度。可以将它们视为 EMI 源和敏感设备之间的一道隔断，通过电磁场衰减来减轻辐射干扰的影响。

屏蔽效能

衡量 EMI 屏蔽是否能很好地减弱电磁场的品质因数为屏蔽效能。屏蔽效能的数学定义是放置 EMI 屏蔽之前和之后的电磁场强度比率，用分贝 (dB) 表示。

电磁场衰减

使用 EMI 屏蔽后，电磁场强度衰减（损耗）取决于屏蔽材料的厚度、磁导率、电导率、干扰频率等材料特性以及 EMI 源和屏蔽之间的距离。EMI 屏蔽通过吸收、反射和再反射来实现电磁场衰减。

吸收损耗取决于屏蔽厚度和屏蔽材料的吸收系数。反射损耗受电磁波阻抗的影响，与 EMI 屏蔽的固有阻抗成反比。反射发生在空气到金属屏蔽的边界处。再反射损耗很大程度上取决于吸收损耗。再反射发生在金属屏蔽到空气的边界处。

EMC 外壳设计

在任何电气或电子系统设计中，EMC 设计都是一个重要参数。如果能够适当过滤设备干扰并且实现完美接地，那么 EMC 外壳设计的重要性会降低。但考虑到 EMI 的不可预测性，最好还是在设计中加入 EMI 屏蔽或 EMC 外壳。

选择 EMI 屏蔽材料

EMI 屏蔽材料的选择至关重要，因为材料的物理特性和电气特性将影响屏蔽效能。目前可供选择的外壳材料有金属和非金属。非金属材料用于 EMI 屏蔽时，通常需要经过金属化工艺处理。非金属材料金属化技术包括化学镀、真空沉积、导电喷漆、电弧喷涂等。

任何 EMC 外壳设计都会涉及到一些用于布线的开口、通风或是连接上下游器件的介面。这些开口或孔为电磁耦合提供了通路，因此最好避免 EMI 屏蔽表面出现不连续性。如果外壳上必须存在孔或接缝，那么必须仔细确定这些孔或接缝的尺寸，因为电磁耦合效率取决于孔径大小和电磁波的波长 ()。一般规则为，微波系列产品的开口不得大于 /50，商用产品的开口不得大于 /20。除开口尺寸外，设计 EMC 外壳时，还需要遵循另外一些准则：

尽量减少不连续性。

外壳接缝处和不连续处需充分粘合。

使用相似的金属进行粘合，以避免电化学腐蚀。

若为非永久粘合，应确保采用压力足够大的紧固方法，保证粘合处严丝合缝。

表面不平坦时，使用 EMI 屏蔽垫片。

垫片的厚度为能提供所需强度的最小厚度。

确保外壳的接触面清洁、无油污、无灰尘、无锈迹、无湿气。

在 EMC 外壳设计中，要提高屏蔽效能，需要考虑许多细枝末节。如果在材料选择、孔径尺寸或垫片尺寸方面疏忽大意，可能会导致电磁耦合的发生，失去电磁屏蔽作用。Cadence 的设计和分析工具套件可以帮助用户设计和验证 EMI 屏蔽和外壳。

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