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EMC指南:如何计算金属屏蔽效率?

电磁兼容(EMC)是电子产品普遍存在的问题,也是电子工程师在电路设计/产品设计时需要首先解决的问题,很多工程师为抑制EMC通常会选择金属屏蔽,但在评比过程中如何知晓金属屏蔽是否达到最佳水平?这就需要用上金属屏蔽效率,所以本文将分享金属屏蔽计算的方法。

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一般来说,电子工程师选择的屏蔽材料及做法,大多是金属罐、薄金属片和金箔带到在导电织物或卷带上喷射涂层及镀层(如导电漆及梓线喷涂等)。无论是金属还是涂有导电层的塑料,一旦设计人员确定好作为屏蔽外壳材料,即可计算金属屏蔽效率。

可用屏蔽效率(SE)对屏蔽罩的适用性进行评估,其单位是分贝,计算公式如下:

SEdB=A+R+B;

式中,A是吸收损耗(dB);R是反射损耗(dB);B是校正因子(dB)(适用于薄屏蔽罩内存在多个反射的情况)。

一个简单的屏蔽罩会使所产生的电磁场强度降至最初的十分之一,即SE等于20dB;而有些场合可能会要求将场强降至最初的十万分之一,即SE要等于100dB。

吸收损耗是指电磁波穿过屏蔽罩时能量损耗的数量,吸收损耗计算式如下:

AdB=1.314(f×gX)1/2×t

其中,f是频率(MHz),u 是铜的导磁率,o是铜的导电率,t是屏蔽罩厚度反射损耗(近场)的大小取决于电磁波产生源的性质以及与波源的距离。对于杆状或直线形发射天线而言,离波源越近波阻越高,然后随着与波源距离的增加而下降,但平面波阻则无变化(恒为377)。

相反,如果波源是一个小型线圈,则此时将以磁场为主,离波源越近波阻越低。波阻随着与波源距离的增加而增加,但当距离超过波长的六分之一时,波阻不再变化,恒定在377处。

反射损耗随波阻与屏蔽阻抗的比率变化,因此它不仅取决于波的类型,而且.取决于屏蔽罩与波源之间的距离。这种情况适用于小型带屏蔽的设备。

近场反射损耗可按下式计算

R(电)dB=321.8-(20×lg r)-(30×lg f)-[10×1g(u/ )]R(磁)dB=14.6+(20×lg r)+(10×lg f)+[10×lg(u / o )]

式中,r是波源与屏蔽之间的距离。

SE算式最后一项是校正因子B,它的计算公式如下:

B=20lg[-exp(-2t/o]

此式仅适用于近磁场环境并且吸收损耗小于10dB的情况,由于屏蔽物吸收效率不高,其内部的再反射会使穿过屏蔽层另一面的能量增加,所以校正因子是个负数,表示屏蔽效率的下降情况。


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