电磁干扰屏蔽白皮书.docx

简介当外部电源在电气通路或电路中造成所或干扰A寸，会产生电磁干扰（EMI）,也称为无线电频率干扰（RFI）.必须屏蔽此类干扰，以昉电子设备因EM1.而出现故况此类故障从轻微故匿（汽车无线电上的唳音）致三变故障（安全设备故障而导致的相关事故）不等.电磁波谱吸声侵扰m11）肝杭受SW,干R算买i2”宣M无11*域.手!»口力蝇电晟gh飞IISjrE昊xwwi不»!*）.*M<SrtffM察力无四tr骤声发射I的）U1.*3U3i上,力噪声侵扰(三tmn)>SU1.I字雨用幽圳关口4fMftJ31.KWB，甲胆干扰用会白皮书随驾技术的发展，EMI屏蔽变得越来越重要.迫在旧睫的第五代襁技术（5G）.物联网（IOT）覆盖范围的扩大.以及电气化运动的不断发展都对EM1.屏蔽产生了膨响.EMI屏蔽是工程设计的关键部分，从PCB布局到结构设计的所有层面都应加以考虑.无论是商用、能源、国防汪是其他应用,为满足需求,工程师们在设计阶段都会面临一系列的屏秘项.本白皮书旨在让工程师们了解技术进步将如何为激现有的EM1.JJr蔽方法,并详细介绍市场上已有的材料.电磁波电场振多市场动态和趋势物联网和5GCiscoInternetBusinessSo1.utionsGroup(IBSG)将物联网定义为：更多的“事物或对象”被接入互联网,而不仅仅是与人连换.据旧SG估计，物联网诞生于2010年左右，当时的全球人口数册达到了68亿，人均联网设备数量为1.84台.此后，物联网就在个人和专业领明步融入琬口的世界.在我的家中,通过智能手机控制照明和暖通空调(HVAC)或直看前门监控视妆变得越来越普遍.同样，在我(口的工作地点，物联网实现了机舞、车辆和系统的连接.一些人认为5G是物联网技术的关键推动因素1防若5G技术的SI生，数阔专输速度有望更快，目连接性有望更强.将5G技术引入工业将极大地推动物联网的发展.作为无线网络，物联网环境中没有电缆,十分适合应用5G技术，提高了灵活性并改善了生产布局.5G技术极高的速度将有望消除滞后并提高生产率.与前几代的频率相比，5G网络的频率有所增加.在美国的四大移动运营商中，5G推广第二阶E%9频率在2.5GHZ至3.7GHz的中频危囹内在欧洲，监管机府确定了5G适用的频段为3.4-3.8GHz,这也是5G的主频段.24GHz至86GHZ毫米波段的高物辆),高要更高的数据速率.随若5G的推进,预计还会使用更高娥6率.与4G相比，5G炖率和数据速率高,因此需要更多菽站.数据速度提高会导致喙声和热量同步增加.更好的连接性可支持更多的秘设备，从而产生更多的号，并使得连接器热量增加.所有这些与5G相关的变化都更加避调适当的EMI屏蔽的重要性，随将5G的发展，工程师们将面临速度更快、连接能力更强，磔率更危的设计挑战.电气化除了5G技术和物联网带来的挑战外，电气化的发展趋野也为工程师们带来了EM1.相关挑战.政府对内燃机替代品的倡议推动了车辆电气化进程一从个人车辆到长途卡车.厢式货车、农用设备和飞机，.通过设计，电动车辆的大量电子元件被限刷在了某一空间中,电选气车中的电池是EMI的潜在来源.全电动汽车的两个电池组(奎引和辅助电池)、直流，'直流(DC/DC)转换器和其他系统组件之间存在电磁场.其他类型的电动汽车，即混合的力电动汽车、通电式混合动力电动车和燃料电池电动车,带有辅助电池,因此对EM1.也很敏感.关于电动车的EMI加蔽，工程师还必须关注与电池相关的热员和可燃物.与日益增多的4E电动车一样，电动车可以容纳导航系量Q安全应用，如高级驾唳员辅助系统，该系统也依赖于不间断的射痂信号,因此也会产生EMI'.除了电动隼自身的EMIIW.由于存在交流(AC)和直流磁场，充电站(ECS)是EMI的一种来源.ECS的板我电子设备也需要巩蔽EMI.此外，电动汽车易受外部EMI来源的影响，包括车麻门开启器和手机等常见家用物品,以及太阳风M1.高压输电线等不太常见的来源".信号完整性和电磁兼容性信号完整性和电磁兼容性(EMC)可视为工程设计中独立但相关的两部分，每个部分都具有一套独特的要求.信号完整性用来街量驱动就和接收端之间的信号输质I1.为了保持信号完整性,必须确保符合时限,并且信号保持在电压阈值范围内，以免损伤发送和接收设密.与EMC不同，信号完整性没有标次.恰当的信号完整性的主要要求是最终产品在其预期应用中正确运行”.使用模拟工具对于开发具有良好信号完整住的产品而言至关田要.信号完整性模拟成本低族且易于执行，可幽比故除风险,在早期设计阶段进行假设分析，并提供信息以证明后期设计变更的合现性,从本质上讲,模拟有助于燎证设计变更的有效性，且育傲吊短上市时间I¾+1.W8gc¾根据定义EMC指设蕾能够在其电破环境中正常运行,而不会对环境中的其他设备产生无法容忍的电磁干扰、为了从源头上解决EMI,电子工程师在设计中将考虑合适的电路板布局、派波、接地和（吉弓完整性.EMC要求产品按照政府标准或市场驱动的璃射和抗干扰标准中的规定进行设计.为符合EMC规范,电路板布局必须合理排布，以防止不需要的共模电流流向连接到产品的电战.精密测试用于确保这些电流符合既定限f.以B类辎射测试为例，5mA共模电流测量将导致故障与模拟信号完整性相比，模拟EMC成本昂贵且难以执行.工程师们并不是通过模拟来朝国EMC是否合适,而是在设讯才考虑到EMC并布置电珞板实现EMC-'.减少EMI的其他技术包括使用正确的接地方式和EM1./波或屏蔽手段.在相关EMC标准中引用的电诚环境下测试产品也很正要Z符合EMC标准随着技术进步EMC设计变得越来越史要对5G而言，所有新系统自障要符合EMC法规,且要求机箱和组件具备RFI屏蔽功能，EMC由全球众多机构监管,各个行业部门都有特定的EMC标准）表1按应用列出了常见EMC标准，此表并不详尽、InterferenceTechno1.ogy发布的更完整的列表见https:/1.earn.interferencetechno1.ogy.com2022cmcSSHnggnd设计工程师最好是在开始项目之前先亘阅所在地区和行业的相繇导表1：应用，行业的通用EMC标由-EMC标准应用/行业汽车零部件DEFSTAN59-411MI1.-STD-461MI1.-STD-704MC-STO-1275MI1.STD1399IECCISPR25ISO11451SO1.I452ISO7637SAE（多个0号）:电或干扰屏蔽臼皮书应用/行业EMC标准商用级设16FCC®15部分8类IEC61000-6-1（海用）IEC6i00063（iB用）ZUk设第发电站陵电站设各FCC第15即分A类IEC6100062（通用）IEC610<X>64（通用）IECeoo2IEC6100065IEC613261IEC60947-1过程ffi三a三is各（«1000VAC,1500VDC）开关齿纥和控制齿轮(1000VAC.1500VDC)IEC:国际It1.T委员会；ISO国际标准担以；SAE.芟凶汽车工程林学会.FCC:联邦通信委员会EMC测试无论何种行业或应用，任何电子产册上市前都必须解决EMC问题。.EMC测试测量产S的射频辐射水平及其对射频相射的抗抗性.测试环境的结果将有助于工程师了解产品在真实世界中是否将产生EMI'.EMC测试有三个主要步骤：1 .确定适当的标准.如前所述，适用标准因产品,应用和地理位置而异.在开蜡出可测试;舌动之前，请联系测试机构，询问哪些标准适用，或者自行充分研究标准.2 .执行合规前测试.为确保您的产品在正式测试之前完全不受EMI影响并符合罪排放标度，晟好在声空或RFI屏蔽用内进行测试.为此，可租货完全符合EMC要求的测试设咨,如EM1.接收机.室内合规前测试设置的详细说明.必要设备的概述以及供应商指南见hups:"IoarnJnt©2022omc1.oSHngguide,'.3 .选择EMC驯试实睑室.确保您选择的实舱室经过A21A认证，符合ISCMEC17025标准.当您的产品投放进市场时，这一认证至关重要，它将娴您的测试结果.预定实蛤室时，预计至少将有几个月的滞后,请相应地规划您的合规前测试,几个用来评估产品EMC的基本测试.其中包活辐射及其抗扰SW传导抗扰度及传导端射测试.箱射抗抗度测试可管A1.产品在环境中展露在电避能IB下的性能.褊射测试用于评估产品所产生的电磁干扰量.传导抗抗度测试通过电缆或导体来测最产品对来自其他产品的电极能的反应.传导辐射测试分析从测试产品沿着导体传输到另一产品的电磁能A1.多种专用设筋可供在室内进行上述各项测试.在将产品送至实验室进行EMC认证之前,在室内进行这些测试后可进行微调，以防产品无去通过首次认证，“电8干扰屏GEi皮书EMI屏蔽级别从设计工程的角度来看，从机箱到模块再到PCB,在所有级别均应考虑EM1.屏蔽，法拉第笼，或者一个防止电磁福射进入或底开规定区域的保护装置,是不同级别EM1.屏蔽的重要元件机箱层面：各级组件的EM1.屏蔽都涉及法拉第笼对来自机箱内信号的衰减.这能够最大限度地减少信号逸出后干扰环境中的其他设备,还可防止外部干扰穿透机箱.模块层面：模块级屏蔽可处现电子设备机箱内的有源元件（如驱动器、显示器等）的情况，能保护此类元件免受内部干抵PCB层面：PCB级别的屏蔽包括带屏蔽港的单个组件（如集成电路）的屏蔽,例如，为这些组件制造一个小蟹去拉第笼.EMI屏蔽材料类型EMI屏蔽有多种材料可供选择,可满足各种应用和行业的广泛需求.不同类型的材料可以应对不同的挑战,实现有效的EM1.屏赧.EM1.屏蔽材料的四种主要类型是： 纺织铁丝网 导电弹性体 导电布包覆泡棉 金属手指,通常为镀铜或不锈钢纺织丝网,纺织丝网是EM1.屏蔽的高性价比解决方案.此类屏蔽由多层寻度组成,通常由蒙乃尔合金（镣和铜合金）、镀锡钢包层钢、不锈钢或铝在芯上织而就芯材包括硅胶海先.实心胶和闭孔集.丁橡胶海绵，不同丝网材料的可用性可配合凸缘的电流莪容住，从而降低序蚀的可有雎.纺织丝网可UiD作成复杂形状，井可作为O形圈安融用ffi.粘接到支架时，纺织丝网也可安装到表面,实现防尘和防潮密封.陵屏蔽非常适合用于机柜门、盖子和可拆卸盖板.在妨织丝网的屏跋效果开始下降超过IGHZ时，需要增加更多层丝网.导电弹性体.EMI阳蔽的另一种性价t匕较高的选择是导电弹性体，只采用多种材料制成，适用于各种应用.此类材料包括硅胶或五硅第中的88银铝、铜或玻璃,以及代胶或ii酮中的钺锁石图或纯镖.每种材料在所存叛率下的性能都很出色.作为最受欢迎的材料,缓镶石墨和镀银铝的比更较低，比留甚或柒电填料性价比更高。但镀镣石鬓比镇根据便宜三到五倍.与纺织丝网相比，导电弹性体还可通过多种导电填料确保电流栽容性.导电弹性体有片状、平垫圈或O形圈可供蝇.氧硅榛胶具有耐燃油和耐油的特性，是严苛环境中的理想选择.任物目胪品中的镀银石受有姓U1.94V0文件编号E344902枇准的阳燃版本.其他两种类型的导电弹性体包括原位成型华圈和桂的脂中的定向导线，原位成型导电弹性体由液态导电硅摘脂而喊，可苴接用于机箱硬件中.材料包括硅胶和镀银铝.铜或喇镇的镀镣石盘.膑位哪导电弹性体也可用导电硅树脂制成.原位射导电弹性体常适合接圈面枳SW'的小理机箱,可实现防尘和防潮密封.硅树脂中的定向导线是一种扁平的硅肉脂薄片材科，嵌入垂克方向的藏乃尔合金或相线中.硅胶定向导线是电磁脉冲的绝佳屏蔽选项,可实现环境密封.变体包括实心闭于展树脂.软质实心硅树脂.海绛硅的月后和固态氟桂施胶以及不同数朝魏导电布包落泡棉.这种EMI屏蔽装置由导电燃，铜或钺银聚酯或尼龙导电布包覆着软登岖聚凝函泡呢芯组成.导电布包那海枸有多种不同的形式，可广泛用于各类应用，包括商业级应用.导电布包攫泡棉可提供高达10GHz的有效屏蔽.虽然这种类型的屏蔽而去实现防水密封，但能实现一定程度上的防尘空封.'¾÷tW88c¾箫片.由于具有机械弹警特性和高导电性,大多数由凝狗制成的餐片对于机柜和门或其他经常接触的区域来说是实用的EMI屏蔽选择.有多种电镀表面可选，可解决电流荻容住问期.黄片有各种可焊接和不可焊接表面，可选择全、很、亮锡、亮镇.锌和化学镇.簧片.由于具有机械弹簧特性和高导电性，大多数由锻纲IM成的簧片对于机柜和门或其蟠常接触的区域来说是理想的EMI屏蔽选择.有多种电镀表面可选，可解决电流兼容性问题.黄片有各种可理接不可焊接表面，可选择金、银.亮锡.亮银、锌和化学镌.屏蔽效能不月关亚6Mstts*weau坊织铁些阿可买我H场（城场）解魅62<JBIOKrueSE在IGHZ之后下Ja导电井性体解西保率&1.广.A1.OOdB至IOGHZ码.号电布包/泡棉解斯坎率先耽.AIOgB至WGH?%16.帔铜合金黄片屏集学&E广.A100dB辛10GH?*i.EM1.狮蔽的几个其他选项包括捡窝EM1.通风口.EM1.诉蔽的光学窗口和EMI电缆密封套.蜂岌EMI通风板.推同空气通风板由放Jg在划性挤压的制安装柢架中的拈债蟒富状箔片组成.成型并层压成一系列好窝单元（在连接处进行胶花和穿孔或激光焊接）的箔片确保了每个连接处的导电通路.虽然的片在各个方向都是导电的，但为了提忌EMI性能,建议使用两片互相呈90。圾化的强S1.框架可以配备Tt:式或单独的EMI1RFI密封圈，并且可以通过各种表面处理来实现以蚀保护或提高电导率。原理是"超过截止频率的波导”.拴窝通风板由一系列小管道组成,它们充当波导，将电磁波导入或导出机箱，但当管道长到一定程度，波会衰减.通常.笆道长度至少应是管道亘径的三倍，四倍会是更好的选择.因此，百径3.18mm的S1.黄应长12.7mm.之所以使用笠茵材料，是因为其屏蔽性能强、空员轻目空气流动性良好.通风面板设计适用于需要良好的空气流动进行冷却和通风的应用,但必须确保符合EMC规范的电子设备机箱.典型应用包括电子设备机箱、空调装置、风扇夕氏、EMC机架和通信屏蔽装阳.IO此类光学窗有两种配道:EMI网蔽的光学囱口.EMI加蔽场可为机箱提供高性能EMI屏蔽，同时保持鼠阐光学透明度.EMI屏蔽窗作为被屏蔽的机箱的一部分提供EMI屏蔽，可实现辐射防护和易感性防护.屏蔽窗为Si看显示设备（如1.ED和1.CD）提供了良好的透明度,还可作为机箱的前面板，提供冲击保护、显示屏对比度增强.显示屏颜色匹配.防反射和防眩光表面.屏蔽窗可为笔记本电蹴）小空显示屏等各种应用显供EM1.用g.此外.大型窗口可为建筑（如电脑机房.屏蔽的房间、核磁共振室和安全通信室）提供透明的EMIOTig.夹层窗：夹在两个光学将底之间非常细密的8织丝网，使用聚氨酯夹层将其层压在一起历件窗：嵌入防造基材中的非丽细的丝网EMI电缆定封套.电畿定封套可为穿过机箱壁的加蔽电缆提供出色的EMI屏蔽.其由黄铜制M,可适应不同尺寸的电缆.它们还能为电或提供传统的应力消除.EMC电缆电封套由四部分组成:主体、tS.锁紧坡田和网状城榄形.电缆入口系统电封套使用丝网状微贬环，其由硅胶芯上的纺织丝网包厦若徒胶芯组曲当端相拧婚到主体上时，向电缆和空封套主体提供周向压力，两者之间的导电性因gF病出色，可实现良好的射频和!电磁屏蔽.EMI屏蔽应用从航空航天和国防到数据通信物联网、汽车和医疗等广泛的应用和行业，EM1.屏蔽不可或缺.表2慨述了众多应用和行业中使用的EMI屏蔽材料，虽然此表并不详尽.表2:EMI屏蔽材料类理(按应用和行业)材料应用行业I纺织桂网f理封条桧修面板比豺演富迸人的区流导电弹性体工业控物仪冏军用设餐防空电子役密医疗电子产砧电子设爸机箱航空秋天.趣通讯IOIM航空次天.国蝌阚解故抠通讯能懑工业和商业嫌联网曲运6与电布包图泡槐柜TJ磁蛔接地送子SSHSfD1。里8)致加通讯WM防黄片柜门松警面板麻筱率和格8«中的工作人员检修D屏曜空按做子IttB通讯WR要点回顾做若技术的进步，包括5G的Jr大部署和物联网的扩大阳盖范困，对EM1.屏献的需求蝌越高.工程师必须在设计初期就考虑到EM1.屏蔽.从机箱到模块再到PCB,每个层面都应实现EM1.屏蔽，在工艺早期考虑屏蔽的优点包括：避免效率低下、避免成本高岳的更新设计，以及防止产品上线延迟.不同的屏蔽械斗可用于(TE)具体的应用一每种都非常适合应对不同的EMI挑战.TEConnect1.Vity拥有广泛的EMI屏蔽材料产品组合，我们可以成为您的最理想合作伙伴,为您的项目选定最合适的材科.12¾+1.W8gc¾导电弹性体标准建校Q度也密泡广,自抗压碗变,麓任包胶具有出色的柳油性和曲福毗金如定向丝硅胶材料具有卓触墀志虎力和EMP存活修力,可实现环境交却.纺织丝网用纺织丝网圜B作为EM1.理B性价比聋常高，可在做场初硼三提供麻.一'a殂干扰屏时白皮413