emc電磁屏蔽材料設(shè)計(jì)者指南

1、１、ＥＭＣ設(shè)計(jì)的緊迫性 １、ＥＭＣ設(shè)計(jì)的緊迫性本章講解ＥＭＣ設(shè)計(jì)的緊迫性，為本書重點(diǎn)介紹實(shí)際技術(shù)提供背景。首先簡單介紹ＥＭＣ符合性測試的要求，然后介紹相關(guān)的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)。最后復(fù)習(xí)一下電磁屏蔽的理論，以為讀者提供足夠的知識來選擇適當(dāng)?shù)钠帘渭夹g(shù)。什么是電磁兼容性？ 什么是電磁兼容性？電磁兼容是一臺設(shè)備在所處的環(huán)境中能滿意地工作的能力，它既不對其它設(shè)備造成干擾，也不受其它干擾源的影響。干擾的定義是能引起誤動作或性能下降的電磁能量，今后我們稱為Ｅ

2、ＭＩ。圖 1-1 電磁場 任何一個(gè)電磁能量會產(chǎn)生擴(kuò)散的球面波，這種波在所有方向上傳播。在任何一點(diǎn)，這種波包含相互垂直的電場分量和磁場分量，這兩種分量都垂直于波的傳播方向。這種情況如圖１－１所示。雖然如圖１－２所示的頻譜中的任何頻率的都能引起干擾，但主要問題是由１０ＫＨz～１ＧＨz 范圍內(nèi)的射頻能量引起的。射頻干擾（ＲＦＩ）是電磁干擾的一種特殊形式，光、熱和Ｘ射線是電磁能量的其它特殊形式。 圖 1-2 電磁譜 電磁干擾需要兩個(gè)基本條件：電

3、磁能量源和對這個(gè)源產(chǎn)生的特定幅度、頻率的能量敏感的器件，稱為敏感器。表１－１給出了一些常見的源和敏感器。另外，在源和敏感器之間還需要傳播路徑來傳輸能量。電磁干擾屏蔽通常改變電磁能量傳播路徑來達(dá)到的。 表 1.1 電磁干擾源和敏感器 電磁干擾源 電磁干擾源 電磁干擾敏感器 電磁干擾敏感器電視和廣播 航空導(dǎo)航系統(tǒng)等幅波發(fā)射機(jī) 微處理器電氣馬達(dá) 高保真設(shè)備遙控單元 計(jì)算機(jī)電焊裝置 等幅波接收機(jī)電氣設(shè)備 心臟起搏器發(fā)動機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng) 電子測量設(shè)備雷

4、達(dá)發(fā)射機(jī) 廣播和電視接收機(jī)電動工具 電子車庫門電磁干擾分為兩類：輻射干擾和傳導(dǎo)干擾，這是由傳播路徑的類型來定的。當(dāng)一個(gè)器件發(fā)射的能量，通常是射頻能量，通過空間到達(dá)敏感器時(shí)，稱為輻射干擾。干擾源既可以是受干擾系統(tǒng)中的一部分，也可以是完全電氣隔離的單元。傳導(dǎo)干擾的產(chǎn)生是因?yàn)樵磁c敏感器之間有電磁線或信號電纜連接，干擾沿著電纜從一個(gè)單元傳到另一個(gè)單元。傳導(dǎo)干擾經(jīng)常會影響設(shè)備的電源，這可以通過濾波器來控制。輻射干擾能影響設(shè)備中的任何信號路徑，其屏

5、蔽有較大難度。輻射電磁能量成為電磁干擾的機(jī)理可以由法拉第定律來解釋。這個(gè)定律表明當(dāng)一個(gè)變化的電場作用于一個(gè)導(dǎo)體時(shí)，在這個(gè)導(dǎo)體上會感應(yīng)出電流。這個(gè)電流與工作電流無關(guān)，但是電路會象與工作電流一樣來接收這個(gè)電流并發(fā)生響應(yīng)。換句話說，隨機(jī)的射頻信號能夠向計(jì)算機(jī)發(fā)出指令，使程序發(fā)生變化。技術(shù)驅(qū)動力 技術(shù)驅(qū)動力有許多因素使ＥＭＣ成為電子設(shè)備設(shè)計(jì)中重要的內(nèi)容。信息技術(shù)設(shè)備的射頻干擾特性測 量方法和極限值 CISPR22 EN55022 BS6527家

6、用電器和類似電氣設(shè)備引起的 電源干擾IEC555 第 1-3 部 分EN60555 BS5406工業(yè)過程測量惡化控制設(shè)備的電 磁兼容性IEC801 第 1-3 部 分HD481 BS6667 第 1-3 部分國際 國際ＣＩＳＰＲ是國際電工委員會（ＩＥＣ）的一個(gè)分委會，它成立于１９３４年，那時(shí)射頻干擾問題開始出現(xiàn)。這是編制防止無線電干擾標(biāo)準(zhǔn)的第一個(gè)國際化聯(lián)合組織。ＣＩＳＰＲ沒有編制法律或發(fā)布法規(guī)的機(jī)構(gòu)。它所推薦的標(biāo)準(zhǔn)，只有當(dāng)個(gè)別成員國采取

7、適當(dāng)?shù)男袆訒r(shí)，才能成為法律。ＣＩＳＰＲ２２中推薦的針對信息技術(shù)設(shè)備的傳導(dǎo)和輻射發(fā)射要求構(gòu)成了許多主要國家標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)。不幸的是，有些國家在將這些推薦標(biāo)準(zhǔn)作為國家標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，進(jìn)行了調(diào)整，這造成了不同國家的要求之間的差異。美國 美國聯(lián)邦通信委員會（ＦＣＣ）是負(fù)責(zé)頻率管理和干擾控制的政府機(jī)構(gòu)。ＦＣＣ有覆蓋多種設(shè)備發(fā)射限制的規(guī)范。ＦＣＣ綱要第２０７８０號，第１５部分，第Ｊ分部適用于所有的數(shù)字設(shè)備。這些ＦＣＣ規(guī)范給出了兩個(gè)不同的發(fā)射極限值。哪一個(gè)極限值

8、適用取決于設(shè)備在什么環(huán)境中使用。Ａ級設(shè)備被設(shè)計(jì)成在商業(yè)或工業(yè)環(huán)境中使用。更嚴(yán)格一引進(jìn)的Ｂ級適用于在家庭或居民工內(nèi)使用的設(shè)備。ＦＣＣ沒有規(guī)定屏蔽效能值，而規(guī)定了射頻發(fā)射值。表１.３給出了Ａ級和Ｂ級和輻射發(fā)射極限值，表１.４給出了傳導(dǎo)發(fā)射極限值。所有在美國國內(nèi)使用的設(shè)備必須滿足ＦＣＣ規(guī)范。雖然ＦＣＣ的大部分強(qiáng)制性要求在第１５部分，第１８部分也與ＥＭＣ有關(guān)。第１８部分也與ＥＭＣ有關(guān)，第１８部分中有關(guān)于用于工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療目的的射頻發(fā)生設(shè)備的管

9、理?xiàng)l例。它規(guī)定了在一些頻率點(diǎn)上允許的最大幅射值和１０ＫＨz 至２４５ＧＨz 頻段內(nèi)這類設(shè)備可以使用的頻段。 表 1.3 FCC 輻射干擾極限值頻率范圍， 頻率范圍，MHz 場強(qiáng)（μ 場強(qiáng)（μV/m）A 級 30m B 級 3m30-88 30 10088-216 50 150216-1000 70 200表 1.4 FCC 傳導(dǎo)發(fā)射干擾極限值 頻率范圍， 頻率范圍，MHz 射頻電壓（μ 射頻電壓（μV）A 級 B 級0.45-1.6 1

10、000 2501.6-30 3000 250德國 德國德國的關(guān)于干擾控制的法規(guī)是基于ＶＤＥ制定的標(biāo)準(zhǔn)。相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)ＶＤＥ０８７１覆蓋了所的產(chǎn)生或處理射頻能量的設(shè)備。這些極限值不僅適用于所有種類的計(jì)算和數(shù)字設(shè)備，還適用于工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療設(shè)備。唯一的限制是設(shè)備產(chǎn)生的基頻高于１０ＫＨz。對于數(shù)字設(shè)備的要求與ＦＣＣ規(guī)定的相似，但是頻率范圍更寬，低頻拓寬到１０ＫＨz。極限值也分為Ａ級和Ｂ級，更嚴(yán)格的Ｂ級適用于通用的用途。Ａ級限于需要特殊安裝的設(shè)備。