Úvod do poznatkov o elektromagnetickom tienení EMI

Ako elektronický inžinier je hluk a žiarenie všade a ako elektronický dizajnér je potrebné mať znalosti o elektromagnetickom tienení EMI a tieto znalosti a riešenia budú široko používané na zlepšenie zariadení pred vonkajším elektromagnetickým rušením.

Maxwellove rovnice ukazujú, že vždy, keď vodičom preteká prúd, vzniká magnetické pole a toto magnetické pole vytvára elektrické pole. Vyžarovacie vlastnosti elektrických a magnetických polí sa nazývajú radiačné emisie. Tieto vyžarované emisie spôsobia problémy v obvode alebo celej doske plošných spojov (PCB). V ideálnom obvode signál vysielaný samotným obvodom zahŕňa iba prúd a napätie, ale v reálnom svete je šum nevyhnutným problémom. Stáva sa to vtedy, keď dôjde k poruche signálu obvodu. Vzhľadom na povahu elektromagnetických signálov nie je možné vyhnúť sa prítomnosti šumu, ale jeho účinky je možné výrazne znížiť. Je potrebné poznamenať, že zariadenie nebude počas prevádzky ovplyvňované inými zariadeniami, rovnako ako zariadenie nebude ovplyvnené inými zariadeniami, elektromagnetická citlivosť je schopnosť obvodového systému zostať funkčný, keď je narušený. Táto citlivosť bude závisieť od použitej hladiny hluku a rôzne aplikácie, ako je automobilový priemysel, zdravotníctvo, armáda atď., majú rôzne stupne magnetickej susceptibility. Každý obvod, zariadenie alebo systém musí byť správne navrhnutý tak, aby minimalizoval úrovne žiarenia tak, aby bol citlivý iba na vysoké úrovne elektromagnetických polí.

EMC certifikácia

Certifikácia elektromagnetickej kompatibility (EMC) je povinným krokom pre uvedenie akéhokoľvek produktu na trh a každý produkt musí prejsť testom EMC, aby sa zabezpečilo, že je nainštalovaný bez ovplyvnenia akéhokoľvek iného zariadenia (napr. testovanie žiarenia) a dokonca aj vtedy, ak sa v okolí nachádzajú iné systémy. (napr. test citlivosti).

Elektronika je zvyčajne umiestnená v krytoch a kovové kryty sú skvelé na obmedzenie elektromagnetického tienenia, ale sú relatívne nedokonalé. Na spoji medzi doskou plošných spojov a krytom sa objavujú otvory alebo štrbiny, cez ktoré môžu prechádzať elektromagnetické polia. Stručne povedané, tienenie EMI má zakryť tieto otvory alebo sloty. Okrem toho existuje spoločný problém v mnohých dizajnoch produktov: certifikácia EMC sa zvažuje až v poslednej fáze cyklu návrhu, v takom prípade je celkový dizajn v tejto fáze zmrazený a inžinieri EMC nemajú priestor na úpravu dizajnu produktu. . Vyriešte problémy súvisiace s elektromagnetickým žiarením. Preto pri tienení EMI zohráva kľúčovú úlohu kompletná sada nástrojov a ekológia, bez nutnosti opätovnej úpravy DPS. Miniaturizácia a vysoký výkon boli vždy globálnym trendom vo vývoji elektronických produktov a PCB majú čoraz kratšie časy nábehu a rýchlejšie a rýchlejšie digitálne obvody. Čím kratší je čas nábehu, tým väčšia je šírka pásma a zároveň menšia vlnová dĺžka. Určité problémy vznikajú, keď sú vlnové dĺžky v obvode porovnateľné s fyzickými rozmermi PCB. Ak sú tieto vlnové dĺžky dostatočne malé, môžu sa dostať von a spôsobiť rušenie iných zariadení. Tieto otvory je možné uzavrieť tienením EMI (to znamená magnetickými materiálmi, ktoré pomáhajú zakryť tieto malé otvory a zlepšujú efekt Faradayovej klietky mechanického krytu).

Vypočítajte účinnosť tienenia EMI a hĺbku pokožky

Nespočetné množstvo štítov EMI sa dodáva v rôznych materiáloch a tvaroch, ale vo všeobecnosti je konečným cieľom obmedziť elektromagnetické polia. Tieniaci prvok pôsobí ako bariéra proti elektromagnetickému žiareniu, v skutočnosti má proces tejto metódy tienenia obrovský útlm, ktorý bude závisieť od elektromagnetickej vlny a materiálu tieniaceho prvku. Keď vlny dopadnú na tieniaci materiál, vygenerujú sa dve nové vlny, ktoré sa odrazia a prenesú. Preto sa energia dopadajúcej vlny rozdelí na tieto dve vlny. Prenášaná zložka je kľúčovou relevantnou zložkou a vlna prejde cez tieniaci materiál smerom von. Účinnosť štítu určí jeho schopnosť tlmiť túto zložku. Hĺbka kože je vzdialenosť, ktorú môže vlna prejsť, kým sa jej amplitúda nezníži na 1/e, parameter, ktorý závisí od faktorov priepustnosti materiálu, frekvencie a odporu a možno ho aproximovať nasledujúcim výrazom:

Poznámka: σ predstavuje vodivosť, μ predstavuje priepustnosť, F predstavuje frekvenciu

Účelom použitia tieniaceho materiálu je minimalizovať amplitúdu vlny po jej prechode. Preto je mimoriadne dôležité zvoliť správny typ materiálu a jeho hrúbku t, aby sa zabezpečilo utlmenie všetkých frekvencií systému. Ako dobre tieniaci materiál plní túto úlohu, závisí od účinnosti tienenia (SE) takto:

Poznámka: Prvý pojem predstavuje stratu odrazom a druhý pojem predstavuje stratu absorpcie.

Typy tienenia EMI Typ tienenia EMI bude do značnej miery závisieť od typu produktu, elektromagnetických požiadaviek a podmienok prostredia. Najbežnejšie EMI tienenia sú nasledovné: - EMI tesnenia - EMI tieniace pásky - kovové spony - tienené skrine Tesnenia EMI Tesnenia EMI sa používajú na zakrytie nepravidelných, ale existujúcich mikrootvorov medzi dvoma mechanickými povrchmi. Zlepšite uzemnenie. Majú lepivé časti a veľa profilov, takže sa ľahko zmestia do rôznych typov mechanických spojov.

Tieniaca páska EMI Páska EMC je prvou voľbou, keď sa chcete uistiť, že sú zakryté všetky mikropriechody, ale nemáte veľa vertikálneho priestoru pre možnosti, ako sú tesnenia EMI. Tieto pásky majú na vrchu vysoko vodivý materiál (ako je nikel alebo meď) a na druhej strane lepidlo.

Kovové spony Každé zariadenie potrebuje krátky, široký a priamy uzemňovací vodič a ak toto spojenie nie je urobené dobre, vytvoria sa nechcené monopóly, ktoré budú generovať vyžarované elektromagnetické polia. Kovové spony zlepšujú toto spojenie a posilňujú mechanické spojenie. Tienené skrinky Pre zdroje rušenia, ako sú CPU, úložné IC a úrovne rádiovej frekvencie (RF), je vynikajúcou voľbou použiť tienené skrinky na individuálne tienenie na vrstve PCB.

Záver Všetky obvody vyžarujú elektromagnetické žiarenie a sú ľahko vyžarované inými obvodmi. Získanie certifikácií potrebných na uvedenie vášho produktu na trh môže byť bolestivým testovacím procesom. Rôzne formy a typy tienenia EMI sú základom riešenia problémov EMI.