EMI-skjermingsteori og applikasjoner

En klar historie om skjerming i ulike applikasjoner

Introduksjon

I dag står alle firmaer innen elektronikkindustrien overfor CE / EMI krav. Bruken av elektroniske enheter øker, og det er eksponeringen for et bredt spekter av frekvenser. Stråling og immunitet må tas i betraktning i tidlige stadier av utviklingen av nye produkter. I mange tilfeller kan EMI-problemer ikke løses på PCB-nivå alene, og i stedet må også kabinetter og kabler beskyttes.

Juridiske krav og andre grunner til å bruke skjerming

Beskyttelse er en rask måte å overholde lovkrav utstedt av organer som CE eller FCC eller for å forhindre elektromagnetisk forstyrrelse. Våre beskyttelsesløsninger er kostnadseffektive, siden de ikke krever tidkrevende utvikling før du kan oppfylle EMI-kravene. Skjerming brukes vanligvis i innkapslinger for å isolere de elektriske enhetene inne i dem fra ytre påvirkninger og for kabler for å isolere ledninger fra omgivelsene gjennom hvilken kabelen går. Hvis et selskap har til hensikt at et produkt skal ha en rask markedsinnføring, men utslippene overskrider de foreskrevne grensene, er det lett å bruke skjerminger en vanlig løsning. Skjerming kan brukes til apparater med høy stråling eller følsomhet, eller for produkter der disse nivåene ikke er kjent på forhånd, som modulære innkapslinger. Skjerming brukes når man arbeider med følsomme målinger som også kan påvirkes av omgivende felt. Skjerming er tydeligvis et bredt spredt fenomen og nødvendighet i elektronikkindustrien for å møte dagens utslippsstandarder.

Aspekter som skal tas i betraktning ved utformingen av skjermede innkapslinger

Materialer og korrosjon

De billigste materialer for elektromagnetisk skjerming er galvanisert stål og aluminium. I dag er omtrent 90% av alle skap og innkapslinger laget av disse materialene. Av den grunn har vi utviklet et spesielt materiale, 6800-serien Amucor Shield . Amucor er kompatibel med både galvanisert stål og aluminium. Når materialet brukes i en korroderende atmosfære, er det bedre å hindre at det kommer i kontakt med rustfritt stål, messing eller et aluminiumkromatlag (alokrom 1200).

Korrosjonsbeskyttelse er svært viktig for applikasjoner nær sjøen (på grunn av salt) og i utendørs bruk. Det er også viktig at pakningsmaterialet er kompatibelt med materialet i strukturen / innkapslingen du bruker. For gratis råd og direkte support: ring +31 (0) 78-6131366 eller email [email protected] .

Tykkelse på innkapslingsmateriale

En tykkelse på 0,1 mm skal være nok til å effektivt skjerme fra frekvenser over 1 MHz. Ved lavere frekvenser, for eksempel 30 kHz og mindre, må man bruke materialer med god magnetisk ledningsevne (samt elektrisk ledningsevne ved håndtering av virvelstrømmer) og tykkere materiale kan være nødvendig.

En EMP militærbunker er for eksempel konstruert av materiale som er 6 mm tykt. Disse bunkers skjermfrekvenser på 10 kHz med en demping på 80 dB. Hvis skjerming mot frekvenser rundt 50 Hz kreves for å begrense påvirkninger fra en transformator (som kan medføre helserisiko eller påvirke operativsystemet til maskiner), bør det brukes tette metalllag og et spesielt materiale som kalles Mu-ferro (se Magnetisk skjerming ). For mer informasjon om skjermbeskyttelser, se https://www.faradaycages.com .

Forhindre åpninger i innkapslinger

Spesielt ved frekvenser over 5 kHz er det viktig å hindre hull i kabinettet. Høye frekvenser på mellom 100 MHz og 40 GHz er svært følsomme overfor små hull i kabinettet. Jo høyere frekvensen, desto mer oppmerksomhet bør utføres for å hindre hull og hull i skjoldet. Det er der myke og fleksible pakninger kommer inn i spill. Pakningen bør ikke bare gi høy ledningsevne, men også gjøre kontinuerlig elektrisk kontakt med inneslutningen i forbindelse med lav kompresjonskraft.

Avstand mellom festninger, hengsler og låser

Vi har designet spesielle elastiske pakninger som Ultra Soft Shield og V-form tetninger . Disse tetningene forhindrer bøyning mellom festepunktene og i nærheten av hengslene. De er en kostnadseffektiv løsning, siden ingen grunnleggende endringer i kabinettet må gjøres, og det er ikke behov for ekstra festemidler.

For å gi deg en ide om hvilken type pakning som passer for din søknad, vil våre spesialister gjerne få en tegning (helst inkludert dimensjoner, mengde som er nødvendig, innkapslingsmateriale og indikasjon på stivhet av innkapslingsmateriale). Vi har bred erfaring med alle slags skjermapplikasjoner og ser ofte mer enn 50 design på daglig basis. Våre spesialister kan hjelpe deg med å velge riktig type pakning for enhver applikasjon, og deres råd er gratis.

Vi kan produsere pakninger i ønsket mengde, enten det er bare en pakning eller tusen, og alle pakninger kan gjøres til dine spesifikasjoner.

Du kan sende tegningen din via faks (+31 (0) 78-614 9585) eller via e-post til [email protected] .

Galvanisk korrosjon

Det ledende laget på utsiden av pakningen må ligge i samme galvaniske område som byggemateriale for å forhindre galvanisk korrosjon som ville undergrave den elektriske ledningen i strukturen. Dette vil redusere skjermytelsen. Vanlige bruksområder: Ikke mer enn 0,3 Volt for tøffe miljøer (saltsprøyt / forvitring) og ikke mer enn 0,5 Volt for gunstige miljøer (innendørs, med kun saltfri kondensering).

Grafen indikerer hvilken pakningsmateriale som er mest egnet for et gitt innkapslingsmateriale
Miljøordning :
Indikerer hvilket pakningsmateriale som er mest egnet for et hvilket som helst gitt kapslingsmateriale
Metallstativ og eksempler på innkapslinger
Når du vil EMI skjerm et aluminiumhus, anbefaler vi at du bruker 6800 serie Amucor skjermspakninger
Aluminiumshus:
Når et aluminiumhus skal være EMI-skjermet, anbefaler vi 6800 serie Amucor skjermspakninger .
Rustfritt stålhus
Rustfritt stålhus:
Når et rustfritt stålhus skal være EMI-skjermet, anbefaler vi 6800-serien Amucor skjermpakninger eller i noen tilfeller 7400-serien Ultra mykt skjold .
Metallstativ:
For EMI-skjerming av metallstativ anbefaler vi 6800-serien Amucor skjermspakninger eller i noen tilfeller 7400-serien Ultra myk skjerm . For å beskytte ventilasjonene (ventilasjonsåpninger) anbefaler vi 9500 serien Honeycomb ventilasjonspaneler . For å skjerme glasset i et skap anbefaler vi bruk av 9000 serie Mesh folie .

For å få en kontaktflate innenfor samme galvaniske område som den ledende dekning av pakningene , kan et ledende tape med en ledende selvklebende på baksiden påføres. Hvis kabinettet skal males, kan båndet forsynes med et maskeringstape av litt mindre bredde (malingen vil dekke det ledende tapet langs kantene, noe som tilsier bonding og korrosjonsmotstand) (figur 1).

EMI skjermbånd og maskebånd
Fig. 1. EMI skjermbånd og maskebånd

En annen måte å unngå galvanisk korrosjon er ved å forhindre at det er en korrosjonell miljøpåvirkning fra å nå EMI-skjermpakningen, for eksempel ved hjelp av en pakning som kombinerer en vanntetning med EMI-skjerming (figur 2).

7300-serien EMC / IP-pakninger, vannforsegling EMI-pakninger for skruede applikasjoner som paneler, skjermer og vinduer 7300-serien EMC / IP-pakninger, vannforsegling EMI-pakninger for skruede applikasjoner som paneler, skjermer og vinduer
Fig. 2. 7300 serien EMC / IP -pakninger, vannforseglende EMI-pakninger for skruede applikasjoner som paneler, skjermer og vinduer

Noen produsenter av EMI-skjermspakninger bruker lag som inneholder karbon på utsiden av pakningen for å forhindre korrosjon. Dessverre er disse karbonlagde pakninger ikke galvanisk kompatible med mange vanlige byggematerialer, noe som vil føre til korrosjon på konstruksjonsflatene. EMI-skjermende pakninger med ledende lag av forsterket Amucor®-folie, derimot, er kompatible med materialer som forzinket stål og aluminium og vil derfor forhindre galvanisk korrosjon.

EMI og frekvenser

Elektromagnetisk interferens kan overføres ved stråling og / eller ledning. Ledning spiller en viktig rolle med frekvenser under 30 MHz. For å hindre uønskede påvirkninger fra lavere frekvenser, må kabler og kabinett skjermes med magnetisk ledende materialer. Jo lavere frekvensen, jo tykkere skjerming må være.

For høyfrekvenser (HF-skjerming> 40 MHz), er det bare et veldig tynt lag med meget ledende materiale.

Bruk pakninger for å unngå hull

Jo høyere frekvensen er, jo kortere bølgelengden. Dette resulterer i en reduksjon av tolerable gap dimensjoner som frekvenser øker. Med andre ord: dører, paneler og andre deler må kobles elektrisk, på alle sider (uten hull). Den enkleste måten å gjøre dette på er ved hjelp av våre svært ledende EMI skjermspakninger . De fleste pakninger er selvklebende for enkel montering.

Unngå hull
Fig. 3. Unngå hull som disse når det gjelder høyere frekvenser

For å velge riktig pakning må det tas hensyn til flere aspekter:

  • Stivhet av konstruksjonen
  • Avstanden mellom festingene
  • Byggematerialer som brukes
  • Om konstruksjonen må åpnes og lukkes ofte - fast applikasjon vs. applikasjon med hengsler

Stivheten i pakningen avhenger av konstruksjonens stivhet og avstanden mellom festingene. Hvis pakningen er for stiv, dør en dør, lokk eller et panel som vil føre til hull i stedet for å forhindre dem (figur 3). Spesielt for dører har flere typer tetninger blitt utviklet som kombinerer et meget stort kompresjonsområde med lav lukkekraft og høy ledningsevne. Disse tetningene kan brukes i de fleste situasjoner uten behov for endring av konstruksjonen. Pakningsvalgdiagrammet nedenfor kan være nyttig for å bestemme riktig pakningsmateriale.

Indikativ pakningsvalg grafikk
Generell pakningsvalgdiagram

Skjerming dører og lokk

For skjerming av dører og lokk, er det viktig å bruke pakning med riktig motstandskraft. Når pakningen er for stiv, kan dekselet eller døren bli forvrengt, noe som resulterer i små hull som medfører at kabinettet mister sin evne til å skjerme seg fra høyere frekvenser. Feilfri kontakt mellom døren (og andre åpninger) og resten av kabinettet er avgjørende for å opprettholde skjermingens integritet for høyere frekvenser.

Nedenfor er noen eksempler på konstruksjoner med EMI-pakninger. Hver konstruksjon krever riktig type EMI-pakning.

Pakning for tre dører
For tre dører med en ledende dekselplate, er en myk pakning, f.eks. 7400-serien Ultra soft skjold , vanligvis brukt for å opprettholde skjermingens integritet.
Pakninger for metalldører
For ledende metall Faraday burdører brukes en 8700-serie V-form pakning eller 2000-serien Be-Cu fingerstrip mest brukt.
Pakninger for skruede lokkPakninger for skruede lokk
7000-serien Standard skjold brukes vanligvis til skruede lokk.
Kontinuerlig pakning med utskjæring for å danne vinklerVinkel av kontinuerlig pakningKontinuerlig pakning
Når EMI-pakningen må være kontinuerlig, har vi utviklet vår 8000-serie Endless-pakning .
Denne pakningen kan også leveres med en vanntetning ( 7300 EMC / IP-pakninger ).
O-profil vanntett pakning
Når en relativt liten og vanntett pakning er påkrevd, kan vi levere 5750 elektrisk ledende gummi-O-profiler .
Illustrativ tilpasset pakningIllustrativ tilpasset pakningIllustrativ tilpasset pakningIllustrativ tilpasset pakning
For eksepsjonelle applikasjoner kan vi produsere spesialtilpassede pakninger ( 8800 serien Tilpassede EMC / EMI-pakninger ) i ønsket form, størrelse og dimensjon.

Skjermer / vinduer skjerming

Ikke bare koblinger mellom konstruksjonsdeler, men også skjermer og ventilasjonspaneler må skjermes. Displayene kan forsynes med et sputtered transparent ledende belegg for HF-skjerming (> 30 MHz, figur 4) eller et fint metalltrådnett for høyfrekvent nedrefrekvensskjerming (figur 5). Det gjennomsiktige ledende belegget leveres på folie (lett å bøye og holde fast på et vindu), glass ( standardvindu ) eller annet materiale (til tunge formål). For andre vinduer og skjermer, inkludert trådmaskede vinduer, klikk her . Hvis du har eksisterende skjermer / vinduer, og du vil ha dem belagt med et sputtered ledende lag, vennligst kontakt oss, og vi vil undersøke mulighetene.

Skjermene på skjermene må ta kontakt med skjermingen av kabinettet for å sikre optimal demping. Dette kan gjøres ved hjelp av en pakning eller metalltape med ledende selvklebende.

EMI skjermet vindu belagt med ledende lag
Fig. 4. Skjermet display med ledende gjennomsiktig folie, koblet til metalltape
Skjermet vindu med ledende netting
Fig. 5. Skjermet display med meget fint metalltrådsnetting, koblet til en EMI-skjermspakning

Beskyttelse mot ventilasjonsåpninger

Ventil paneler er vanligvis skjermet med aluminium Honeycomb ventilasjoner . Disse gir utmerket skjerming ytelse med minimalt tap av luftstrøm. Den beste skjerming oppnås med såkalte krysscellehoneycomb-ventilasjoner. Disse ventilasjonene består av to eller flere lag av honeycombs av aluminium, rotert 90 ° (figur 6). Honeycombs leveres vanligvis med en stiv aluminiumsramme og en pakning på 2-5 mm for optimal kontakt med konstruksjonen.

Honeycomb ventilasjon
Fig. 6. Tverrgående honeycomb ventil

Kabelbeskyttelse

For å forhindre strålingsutslipp gjennom kraft- og signalkabler må de skjermes eller filtreres. Skjerming kan gis ved å dekke kablene med skjermrør eller ved å pakke ledende materialer rundt dem. En ferdig skjermet kabel ville også gjøre. Et skjermrør består av hul flettet metalltråd , hvorved en kabel eller et knippe av kabler kan trekkes for å beskytte dem. En wrapshield er en strikket metalltape som pakkes rundt en kabel eller et knippe kabler. Det er lettere å lage sidegrener med innpakningsmetoden enn med skjermrør. For en oversikt over alle kabelbeskyttelsesløsninger, klikk her .

Kabelbeskyttelsen må alltid være ordentlig koblet til skjermet på kabinettet; Ellers vil dempingen bli lavere, og muligens til og med utilstrekkelig. For tunge og militære applikasjoner er skjermede kabelfjerner og spesialdesignede kabelinngangssystemer tilgjengelige. Vi har utviklet to forskjellige kabelinnføringsskjermer, en bestående av to frynsede EMI-pakninger på toppen og bunnen av et spor ( 4910 - Kabelinngangskjold) og den andre som består av en kontaktplate som skal monteres foran et spor med hull Å sette kabler gjennom ( 4930 - Høy ytelse kabel inngang skjold ). Hig-ytelse kontaktplaten inngang skjermen kan gjøres gastight og vanntett. Platesystemet har høyere ytelse, men med frynsesystemet er det lettere å ad-kabler senere.

Vær oppmerksom på at kabler uten beskyttelsesjakke også må skjermes utenfor det skjermede kabinettet for å hindre dem fra å fungere som antenner. En slik lekkasje i EMI-skjermen kan forhindres ved å installere et strøm- eller signallinjefilter eller, hvis du arbeider med kortere kabler som fører til et annet skjermet kabinett, ved å bruke et wrap skjerm eller skjermrør.

4910-kabelinngang4930-kabel med høy ytelse
Fig. 7. Innreisebeskyttelse

Kontaktbeskyttelse

Det som ble sagt ovenfor om kabler, gjelder også for kontakter. De må også skjermes eller filtreres, og de må gi ledende kontakt med kabinettet. Koblingspakninger kan enkelt gi slike tilkoblinger. De består av et 1 mm tykt skjærmateriale, som enkelt kan produseres i henhold til kundespesifikasjoner, med små ekstra verktøyskostnader (figur 8). Standardstørrelser er også tilgjengelige.

Koblingspakninger
Fig. 8. Koblingspakning

Skjerming på kretskortnivå

Deler som forårsaker forstyrrelser kan pakkes i en brettet skjermkasse eller konvolutt (figur 9) laget av Mu-kobber skjermfolie med isolasjonslag på innsiden eller med plastpinner for å unngå kortslutning (figur 9). Et alternativ til den brettede skjermboksen eller konvolutten er et ferdighus (se 1900-serien EMI skjermhus / innkapslinger ).

Hus av skjermfolie1900-serien boliger1900-serien EMI skjermet hus
Fig. 9. Skjermbeskyttelsesfolie og 1900 serie EMI-hus

Beskyttende PCB og skjerming av individuelle komponenter kan også oppnås ved lodding vertikalt plasserte metallstrimler (f.eks. Mu-kobber eller Mu-ferro) på PCB for å skape rom. Disse rommene lukkes ved å legge til et deksel med fleksibel skjermbeskyttelsesfolie eller ved å presse et mykt ledende skumark mot stripene (fig. 10/11). Dette alternativet gjør det mulig å skjerme mange rom med bare ett deksel.

1600 fast PCB skjermingMåten å lukke gjerdet på
Fig. 10/11. EMI-skjermet gjerde på kretskortet, som kan lukkes med et ledende skumlokk

Hvis strålekilden eller den EMI-sensitive komponenten er kjent, kan skjerming for den eller de spesifikke komponentene brukes. Den beste måten å beskytte ved kilden er å skjerme kun den forstyrrende delen eller den sensitive delen på PCB med vårt spesialutviklede 1500-serien PCB skjerming system .

PCB skjermingPCB skjerming
Fig. 12. Beskyttelse på PCB-nivå med våre 1500-serien PCB skjermbeholdere - plasser bare skjermbeholderen over følsomme chips.

Skjerming av et komplett rom / rom

For enkelte anvendelser er det ønskelig å skjerme et helt rom ved å dekke veggene med metallfolie som Mu- kobberfolie, for eksempel i medisinske og militære applikasjoner og rom beregnet for å gjennomføre svært følsomme målinger. Teknikken kan til og med brukes i rettsmedisinsk vitenskap, for eksempel hvis en enhet må blokkeres helt fra å kommunisere med omverdenen mens den undersøkes.

Mu-kobber Faraday bur kan gjøres for å passe alle typer / form / størrelse på rommet
Mu-kobber Faraday bur kan gjøres for å passe alle typer / form / størrelse på rommet.

IP-klassifiseringer

For mange applikasjoner er en IP-vurdering nødvendig. Men spørsmålet jeg: s hvilken IP-vurdering? For å hjelpe deg med å finne hvilken IP-vurdering du trenger for ønsket resultat, har vi satt alle IP-karakterer i et klart bord. Gå til IP-rangeringstabellen .

Økende klokkehastighet

Elektromagnetisk interferens (EMI) blir stadig mer vanlig som følge av høyere klokkehastigheter i dagens PC og arbeidsstasjoner.
Dette har tvunget reguleringsmyndighetene til å sette grenser for elektromagnetisk stråling produsert av PCer og ethvert elektronisk instrument som kan bruke klokker og generere utslipp.

Elektromagnetisk interferensanalyse

Nesten alle elektriske overganger med skarpe kanter, som klokker, data, adresse og kontroll, produserer elektromagnetisk stråling. Etter hvert som ytelseskravene øker, har klokkeslettene også økt. Overgangskanten, eller i tekniske termer, slew rate, har blitt raskere og raskere da det har blitt vanskeligere å møte oppsett og hold tid.

Klokker blir ikke lenger matet til bare en eller to enheter på kretskort. I stedet blir de distribuert over hele kretskortet. Også økte minnekrav og andre belastninger på klokkelinjene har betydelig bidratt til elektromagnetisk stråling.

Skjerming er den mest vanlige metoden som brukes til å redusere EMI.

Vil du gjerne ...

New FREE engineering manual

Reservation in 5 sec.

Make a reservation for our new 300+ pages engineering manual coming next month

New EMC engineering manual