EMI-afskærmningsteori og applikationer

En klar historie om afskærmning i forskellige applikationer

Introduktion

I dag står alle virksomheder inden for elektronikindustrien over for CE / EMI krav. Brugen af ​​elektroniske enheder er stigende, ligesom eksponeringen for en bred vifte af frekvenser. Stråling og immunitet skal tages i betragtning i de tidlige stadier af udviklingen af ​​nye produkter. I mange tilfælde kan EMI-problemer ikke alene løses på PCB-niveau, og i stedet skal også kabinetter og kabler være afskærmet.

Juridiske krav og andre grunde til at anvende afskærmning

Afskærmning er en hurtig måde at overholde lovkrav udstedt af organer som CE eller FCC eller for at forhindre elektromagnetisk interferens. Vores afskærmningsløsninger er omkostningseffektive, da de ikke kræver tidskrævende udvikling, før du kan overholde EMI-kravene. Afskærmning anvendes typisk i kabinetter for at isolere de elektriske apparater inde i dem fra ydre påvirkninger og for kabler for at isolere ledninger fra det miljø, gennem hvilket kablet løber. Hvis en virksomhed har til hensigt at et produkt skal have en hurtig markedsindledning, men emissionerne overstiger de fastsatte grænser, er let anvendelige afskærmninger en almindeligt anvendt løsning. Afskærmninger kan bruges til apparater med høje strålings- eller følsomhedsniveauer eller for produkter, hvor disse niveauer ikke er kendt på forhånd, ligesom modulære indkapslinger. Afskærmninger anvendes til håndtering af følsomme målinger, som også kan påvirkes af omgivende felter. Afskærmning er åbenbart et bredt udbredt fænomen og nødvendighed i elektronikindustrien for at opfylde dagens emissionsstandarder.

Aspekter, der skal tages i betragtning ved udformningen af ​​afskærmede kabinetter

Materialer og korrosion

De billigste materialer til elektromagnetisk afskærmning er galvaniseret stål og aluminium. I dag er der anslået 90% af alle frysere og skabe af disse materialer. Derfor har vi udviklet et specielt materiale, 6800 serien Amucor Shield . Amucor er kompatibel med både galvaniseret stål og aluminium. Når materialet anvendes i en ætsende atmosfære, er det bedre at forhindre det i at komme i kontakt med rustfrit stål, messing eller et aluminiumkromatlag (alokrom 1200).

Korrosionsbeskyttelse er meget vigtig for applikationer tæt på havet (på grund af salt) og i udendørs applikationer. Det er også vigtigt, at pakningsmaterialet er kompatibelt med materialet i den struktur / indkapsling du bruger. For gratis rådgivning og direkte support: ring +31 (0) 78-6131366 eller email [email protected] .

Tykkelse af kabinetmateriale

En tykkelse på 0,1 mm skal være tilstrækkelig til effektivt at beskytte fra frekvenser over 1 MHz. Ved lavere frekvenser, f.eks. 30 kHz og derunder, skal man bruge materialer med god magnetisk ledningsevne (såvel som elektrisk ledningsevne, når man beskæftiger sig med hvirvelstrømme) og tykkere materialer kan være nødvendige.

En EMP militærbunker er for eksempel konstrueret af materiale, der er 6 mm tykt. Disse bunkers skjoldfrekvenser på 10 kHz med en dæmpning på 80 dB. Hvis afskærmning mod frekvenser omkring 50 Hz er nødvendig for at begrænse påvirkninger fra en transformer (som kan medføre sundhedsrisici eller påvirke operativsystemet på maskiner), skal der anvendes tætte metallag og et særligt materiale kaldet Mu-ferro bør overvejes (se Magnetisk afskærmning ). For mere information om afskærmning kabinetter, se https://www.faradaycages.com .

Undgå åbninger i kabinetter

Især ved frekvenser over 5 kHz er det vigtigt at forhindre huller i kabinettet. Højfrekvenser på mellem 100 MHz og 40 GHz er meget følsomme for små huller i kabinettet. Jo højere frekvensen er, desto større opmærksomhed skal man have for at forhindre huller og huller i skjoldet. Det er her, hvor bløde og fleksible pakninger kommer i spil. Pakningen skal ikke kun give høj ledningsevne, men også gøre kontinuerlig elektrisk kontakt med indkapslingen i forbindelse med lav kompressionskraft.

Afstand mellem beslag, hængsler og låse

Vi har designet specielle elastiske pakninger som Ultra Soft Shield og V-form pakninger . Disse pakninger forhindrer bøjning mellem fastgørelsespunkterne og i nærheden af ​​hængslerne. De er en omkostningseffektiv løsning, da der ikke må foretages grundlæggende ændringer af kabinettet, og der er ikke behov for ekstra fastgørelsesanordninger.

For at give dig en ide om, hvilken type pakning der passer til din ansøgning, vil vores specialister gerne modtage en tegning (helst med dimensioner, mængde, indkapslingsmateriale og indikation af stivhed af kabinetmateriale). Vi har bred erfaring med alle former for afskærmning og ser ofte mere end 50 designs på daglig basis. Vores specialister kan hjælpe dig med at vælge den rigtige type pakning til enhver applikation, og deres råd er gratis.

Vi kan producere vores pakninger i enhver ønsket mængde, hvad enten det kun er en pakning eller tusind, og alle pakninger kan laves til dine specifikationer.

Du kan sende din tegning via fax (+31 (0) 78-614 9585) eller via email til [email protected] .

Galvanisk korrosion

Det ledende lag på pakningens udside skal ligge i samme galvaniske rækkevidde som byggematerialerne for at forhindre galvanisk korrosion, som ville undergrave den elektriske ledning inden i strukturen. Dette ville reducere afskærmningen ydeevne. Almindeligt anvendte kriterier: højst 0,3 volt til hårde omgivelser (salt spray / vejr) og højst 0,5 volt for godartede omgivelser (indendørs, kun saltfri kondensering).

Grafen indikerer hvilket pakningsmateriale der er bedst egnet til et givet indkapslingsmateriale
Miljøordning :
Angiver hvilket pakningsmateriale der er bedst egnet til et hvilket som helst indkapslingsmateriale
Metal rack og eksempler på kabinetter
Når du ønsker at beskytte EMI til et aluminiumhus, anbefaler vi at bruge 6800 serie Amucor afskærmningspakninger
Aluminiumshus:
Når et aluminiumhus skal være EMI-afskærmet, anbefaler vi 6800 serie Amucor afskærmningspakninger .
Rustfrit stålhus
Rustfrit stålhuse:
Når et rustfrit stålhus skal være EMI-afskærmet, anbefaler vi 6800-serien Amucor-afskærmningspakninger eller i nogle tilfælde 7400-serien Ultra- softskærm .
Metalholdere:
Til EMI-afskærmning af et metalstativ anbefaler vi 6800 serien Amucor-afskærmningspakninger eller i nogle tilfælde 7400-serien Ultra- softskærm . For at beskytte ventilationsåbningerne (ventilationsåbninger) anbefaler vi 9500 serien Honeycomb ventilationspaneler . For at beskytte glasset i et skab anbefaler vi brugen af 9000 serie Mesh folie .

For at opnå en kontaktflade inden for det samme galvaniske område som den ledende belægning af pakningerne, kan et ledende tape med et ledende selvklæbende på bagsiden påføres. Hvis kabinettet skal males, kan båndet være forsynet med et maskeringstape af en lidt mindre bredde (malet dækker det ledende tape langs dets kanter, hvilket inproves bindings- og korrosionsbestandighed) (figur 1).

EMI afskærmning tape og maskeringstape
Fig. 1. EMI afskærmningstape og maskeringstape

En anden måde at undgå galvanisk korrosion er ved at forhindre, at ætsende miljøpåvirkninger når EMI-afskærmningspakningen, f.eks. Ved hjælp af en pakning, der kombinerer en vandforsegling med EMI-afskærmning (figur 2).

7300 serien EMC / IP pakninger, vandforseglende EMI pakninger til skruede applikationer som paneler, skærme og vinduer 7300 serien EMC / IP pakninger, vandforseglende EMI pakninger til skruede applikationer som paneler, skærme og vinduer
Fig 2. 7300 serie EMC / IP pakninger, vandforseglende EMI pakninger til skruede applikationer som paneler, skærme og vinduer

Nogle producenter af EMI-afskærmningspakninger bruger lag, der indeholder kulstof på ydersiden af ​​pakningen for at forhindre korrosion. Desværre er disse karbonlagede pakninger ikke galvanisk kompatible med mange almindeligt anvendte byggematerialer, hvilket vil medføre korrosion på konstruktionens overflader. EMI-afskærmningspakninger med et ledende lag af forstærket Amucor® folie er på den anden side kompatible med materialer som forgyldt stål og aluminium og forhindrer derfor galvanisk korrosion.

EMI og frekvenser

Elektromagnetisk interferens kan overføres ved stråling og / eller ledning. Ledning spiller en vigtig rolle med frekvenser under 30 MHz. For at forhindre uønskede påvirkninger fra lavere frekvenser skal kabler og kabinetter være afskærmet med magnetisk ledende materialer. Jo lavere frekvensen er, jo tykkere skal skærmen være.

Ved høje frekvenser (HF-afskærmning> 40 MHz) er kun et meget tyndt lag af meget ledende materiale tilstrækkeligt.

Brug pakninger for at undgå huller

Jo højere frekvensen er, jo kortere bølgelængden. Dette resulterer i et fald i tolerable gap dimensioner som frekvenser stiger. Med andre ord: Døre, paneler og andre dele skal tilsluttes elektrisk, på alle sider (uden huller). Den nemmeste måde at gøre dette på er ved hjælp af vores meget ledende EMI afskærmningspakninger . De fleste af disse pakninger er selvklæbende for nem montering.

Undgå huller
Fig. 3. Undgå huller som disse ved håndtering af højere frekvenser

For at vælge den passende pakning skal der tages hensyn til flere aspekter:

  • Stivhed af konstruktionen
  • Afstand mellem fastgørelserne
  • Anvendte byggematerialer
  • Om konstruktionen skal åbnes og lukkes ofte - fast applikation vs applikation med hængsler

Pakningens stivhed afhænger af konstruktionens stivhed og afstanden mellem fastgørelserne. Hvis pakningen er for stiv, vil en dør, låg eller plade afbøjes, hvilket vil medføre huller frem for at forhindre dem (figur 3). Specielt til døre er der udviklet flere typer pakninger, der kombinerer et meget stort kompressionsområde med lav lukkekraft og høj konduktivitet. Disse pakninger kan bruges i de fleste situationer uden behov for at ændre konstruktionen. Pakningsvalgdiagrammet nedenfor kan være nyttigt til bestemmelse af det passende pakningsmateriale.

Vejledende pakningsvalg grafik
Generelt pakning udvælgelsesdiagram

Afskærmning døre og låg

Til afskærmning af døre og låg er det vigtigt at anvende pakning med den rigtige modstandsdygtighed. Når pakningen er for stiv, kan dækslet eller døren blive forvrænget, hvilket resulterer i små huller med det resultat, at kabinettet mister sin evne til at beskytte mod højere frekvenser. Fejlfri kontakt mellem døren (og andre åbninger) og resten af ​​kabinettet er afgørende for at opretholde skærmens integritet til højere frekvenser.

Nedenfor er nogle eksempler på konstruktioner med EMI pakninger. Hver konstruktion kræver den rigtige type EMI pakning.

Pakning til trædøre
Til trædøre med ledende dækplade anvendes en blød pakning, fx 7400-serien Ultra- softskærm, generelt til at opretholde afskærmningsintegriteten.
Pakninger til metaldøre
Til ledende metal Faraday burdøre bruges en 8700 serie V-form pakning eller 2000-serien Be-Cu fingerstrip hyppigst.
Pakninger til skruede lågPakninger til skruede låg
7000-serien Standardskærm anvendes generelt til skruede låg.
Kontinuerlig pakning med udskæring for at danne vinklerVinkel af kontinuerlig pakningKontinuerlig pakning
Når EMI-pakningen skal være kontinuerlig, har vi udviklet vores 8000-serie Endless pakning .
Denne pakning kan også leveres med vandforsegling ( 7300 EMC / IP pakninger ).
O-profil vandtæt pakning
Hvor en relativt lille og vandtæt pakning er påkrævet, kan vi levere 5750 Elektrisk ledende gummi O-profiler .
Illustrativ tilpasset pakningIllustrativ tilpasset pakningIllustrativ tilpasset pakningIllustrativ tilpasset pakning
Til usædvanlige anvendelser kan vi producere specialfremstillede pakninger ( 8800 serien Tilpassede EMC / EMI pakninger ) i enhver ønsket form, størrelse og dimension.

Displays / vinduesafskærmning

Ikke kun forbindelser mellem byggedele, men også displays og ventilationspaneler skal afskæres. Displayene kan forsynes med en sputteret transparent ledende belægning til HF-afskærmning (> 30 MHz, figur 4) eller et fint metalnet til højkvalitets nedrefrekvensafskærmning (figur 5). Den transparente ledende belægning leveres på folie (let at bøje og holde på et vindue), glas ( standardvindue ) eller andre materialer (til tunge formål). For andre vinduer og skærme, herunder trådmaskede vinduer, klik her . Hvis du har eksisterende skærme / vinduer, og du vil gerne have dem belagt med et sputtered ledende lag, bedes du kontakte os, og vi undersøger mulighederne.

Afskærmningen af ​​displayet skal være i kontakt med afskærmningen af ​​kabinettet for at sikre optimal dæmpning. Dette kan gøres ved hjælp af en pakning eller metal tape med ledende selvklæbende.

EMI Afskærmet vindue belagt med ledende lag
Fig. 4. Afskærmet display med ledende gennemsigtig folie, forbundet med metalbånd
Afskærmet vindue med ledende trådnet
Fig. 5. Afskærmet display med meget fint metalnet, forbundet med en EMI-afskærmningspakning

Afskærmning til ventilationsåbninger

Ventilpaneler er normalt afskærmet med Honeycomb-ventilationsanordninger . Disse giver fremragende afskærmning ydeevne med minimal tab af luftstrøm. Den bedste afskærmning opnås med såkaldte krydscellehoneycomb-vents. Disse ventilationskanaler består af to eller flere lag aluminium honningkamre, roteret 90 ° (figur 6). Honeycombs leveres normalt med en stiv aluminiumramme og en pakning på 2-5 mm for optimal kontakt med konstruktionen.

Honeycomb ventil
Fig. 6. Krydscelle honeycomb ventil

Kabelafskærmning

For at forhindre strålingsudslip via strøm- og signalkabler skal de være afskærmet eller filtreret. Afskærmning kan tilvejebringes ved at dække kablerne med afskærmningsrør eller ved at indpakke ledende materialer omkring dem. Et klargjort skærmet kabel ville også gøre. Et afskærmningsrør består af hult flettet metaltråd, hvorigennem et kabel eller bundt af kabler kan trækkes for at beskytte dem. Et wrapshield er et stribet metalbånd , der er viklet rundt om et kabel eller bundt af kabler. Det er lettere at oprette sidegrener med indpakningsmetoden end med afskærmningsrør. For en oversigt over alle kabelafskærmningsløsninger, klik her .

Kabelafskærmningen skal altid være korrekt forbundet med afskærmningen af ​​kabinettet; Ellers vil dæmpningen blive lavere og muligvis endog utilstrækkelig. Til kraftige og militære anvendelser er der afskærmede kabelforskruninger og specialdesignede kabelindgangssystemer til rådighed. Vi har udviklet to forskellige kabelindgangsskærme, en bestående af to frynsede EMI pakninger på toppen og bunden af ​​en slids ( 4910 - Kabel indgangsbeskyttelse), og den anden består af en kontaktplade, der skal monteres foran en åbning med huller At sætte kabler igennem ( 4930 - Højtydende kabel indgangsbeskyttelse ). Hig-performance kontaktpladetilslutningsskærm kan laves gastæt og vandtæt. Pladesystemet har højere ydeevne, men med frynsesystemet er det lettere at tilslutte kabler senere.

Vær opmærksom på, at kabler uden beskyttelsesjakke også skal afskæres uden for det afskærmede kabinet for at forhindre, at de optræder som antenner. En sådan lækage i EMI-skjoldet kan forhindres ved at installere et strøm- eller signalliniefilter eller, hvis du beskæftiger dig med kortere kabler, der fører til et andet afskærmet kabinet, ved hjælp af et wrap shield eller afskærmningsrør.

4910-kabelindgang4930-kabel med høj ydeevne
Fig. 7. Indgangsbeskyttelse

Stikafskærmning

Hvad der blev sagt ovenfor om kabler gælder også for stik. De skal også afskærmes eller filtreres, og de skal foretage ledende kontakt med kabinettet. Forbindelsespakninger kan nemt give sådanne forbindelser. De består af et 1 mm tykt formstøbt materiale, der let kan fremstilles efter kundens specifikationer med lidt ekstra værktøjsomkostninger (figur 8). Standardstørrelser er også tilgængelige.

Forbindelsespakninger
Fig. 8. Stikpakning

Afskærmning på kredsløbsniveau

Dele, der forårsager forstyrrelser, kan pakkes i en foldet afskærmningskasse eller konvolut (fig. 9) fremstillet af Mu-kobberafskærmningsfolie med et isoleringslag på indersiden eller med plastikpinde for at undgå kortslutninger (figur 9). Et alternativ til den foldede afskærmningskasse eller kuvert er et færdigbygget hus (se 1900 serien EMI afskærmningshus / indkapslinger ).

Hus af afskærmning folie1900 serien boliger1900 serien EMI afskærmede boliger
Fig. 9. Skæringsfolie og 1900 serien EMI-huse

Afskærmning PCB'er og afskærmning af individuelle komponenter kan også opnås ved lodning lodret placerede metalstrimler (f.eks. Mu-kobber eller Mu-ferro) på PCB'en for at skabe rum. Disse rum lukkes ved at tilsætte et låg af fleksibel afskårne afskærmningsfolie eller ved at trykke et blødt ledende skumark mod strimlerne (fig. 10/11). Denne mulighed gør det muligt at afskærme mange rum med kun et enkelt dæksel.

1600 fast PCB afskærmningMåde at lukke hegnet på
Fig. 10/11. EMI-afskærmet hegn på printkortet, som kan lukkes med et låg af ledende skum

Hvis strålekilden eller den EMI-følsomme komponent er kendt, kan afskærmning for den eller de specifikke komponenter anvendes. Den bedste måde at beskytte ved kilden er at beskytte kun den forstyrrende del eller den følsomme del på printkortet med vores specialudviklede 1500-serien PCB-afskærmningssystem .

PCB afskærmningPCB afskærmning
Fig. 12. Afskærmning på PCB-niveau med vores 1500-serien PCB afskærmning dåser - Placer blot vores afskærmningskande over de følsomme chips.

Afskærmning af et komplet rum / rum

For nogle anvendelser er det ønskeligt at beskytte et helt rum ved at dække væggene med metalfolie som Mu- kobberfolie, f.eks. I medicinske og militære applikationer og værelser beregnet til at udføre meget følsomme målinger. Teknikken kan endog anvendes i retsmedicinsk videnskab, for eksempel hvis en enhed skal blokeres helt fra at kommunikere med omverdenen, mens den undersøges.

Mu-kobber Faraday bur kan laves til at passe til enhver type / form / størrelse på rummet
Mu-kobber Faraday bur kan laves til at passe enhver type / form / størrelse på rummet.

IP-klassifikationer

For mange applikationer er en IP-rating påkrævet. Men spørgsmålet jeg: s hvilken IP-rating? For at hjælpe dig med at finde, hvilken IP-rating du har brug for til det ønskede resultat, har vi sat alle IP-ratings i et klart bord. Gå til IP rating tabellen .

Forøgelse af urets hastigheder

Elektromagnetisk interferens (EMI) er i stigende grad almindelig som et resultat af højere clockhastigheder i dagens pc'er og arbejdsstationer.
Dette har tvunget de regulerende agenturer til at sætte grænser for elektromagnetisk stråling produceret af pc'er og ethvert elektronisk instrument, der kan bruge ure og generere emissioner.

Elektromagnetisk Interferens Analyse

Næsten alle elektriske overgange med skarpe kanter, såsom klokker, data, adresse og kontrol, producerer elektromagnetisk stråling. Efterhånden som præstationskravene stiger, er klokkens hastigheder også steget. Overgangskanten, eller i tekniske termer, dræbbelastningen, er blevet hurtigere og hurtigere, da det er blevet sværere at opfylde opsætningen og holde tiden.

Ure er ikke længere tilført til kun en eller to enheder på printkort. I stedet bliver de distribueret over hele printkortet. Øget hukommelseskrav og andre belastninger på urlinierne har også bidraget væsentligt til elektromagnetisk stråling.

Afskærmning er den mest fremherskende metode til at reducere EMI.

Har du lyst til...