EMI控制方法：屏蔽、滤波、接地

        我们知道，造成设备性能降低或失效的电磁干扰必须同时具备三个要素，首先是有一个电磁场所，其次是有干扰源和被干扰源，最后就是具备一条电磁干扰的耦合通路，以便把能量从干扰源传递到受干扰源。因此，为解决设备的电磁兼容性，必须围绕这三点来分析。一般情况下，对于EMI的控制，我们主要采用三种措施：屏蔽、滤波、接地。这三种方法虽然有着独立的作用，但是相互之间是有关联的，良好的接地可以降低设备对屏蔽和滤波的要求，而良好的屏蔽也可以使滤波器的要求低一些。下面，我们来分别介绍屏蔽、滤波和接地。

　　1屏蔽

　　屏蔽能够有效的抑制通过空间传播的电磁干扰。采用屏蔽的目的有两个，一个是限制内部的辐射电磁能量外泄出控制区域，另一个就是防止外来的辐射电磁能量入内部控制区。按照屏蔽的机理，我们可以将屏蔽分为电场屏蔽、磁场屏蔽、和电磁场屏蔽。

　　1.1 电场屏蔽

　　一般情况下，电场感应可以看成是分布电容间的耦合，图1是一个电场感应的示意图。

　　

 

　　图1 电场感应示意图

　　其中A为干扰源，B为受感应设备，其中Ua和Ub之间的关系为

　　Ub=C1*Ua/(C1+C2)

　　C1为A、B之间的分布电容;C2为受感应设备的对地电容。

　　根据示意图和等式，为了减弱B上面的地磁感应，使用的方法有

　　增大A和B之间的距离，减小C1。

　　减小B和地之间的距离，增大C2。

　　在AB之间放置一金属薄板或将A使用金属屏蔽罩罩住A，C1将趋向0数值。

　　相对来说1和2比较容易理解，这里主要针对第3种方法进行分析。由图2可以看出，插入屏蔽板后(屏蔽板接地)。就造成两个分布电容C3和C4，其中C3被屏蔽板短路到地，它不会对B点的电场感应产生影响。而受感应物B的对地和对屏蔽板的分布电容，C3和C4，实际上是处在并联的位置上。这样，B设备的感应电压ub'应当是A点电压被A、B之间的剩余电容C1'与并联电容C2和C4的分压，即

　　Ub=C1'*Ua/(C1'+C2+C4)

　　

 

　　图2 加入金属板后的电场感应图

　　由于C1'远小于为屏蔽的C1，所以在B的感应电压就会减小很多。因此，很多时候都采用这种接地的金属罩作为屏蔽物。

　　以下是对电场屏蔽的几点要点总结：

　　屏蔽金属板放置靠近受保护设备比较好，这样将获得更大的C4，减小电场感应电压。

　　屏蔽板的形状对屏蔽效能的高低有明显的影响，例如，全封装的金属盒可以有最好的电场屏蔽效果，而开孔或带缝隙的屏蔽罩可以有最好的电场屏蔽效果，而且开孔或者带缝隙的屏蔽罩，其屏蔽效能会受到不同程度的影响.

　　屏蔽板的材料以良性导体为佳。对厚度并无特殊要求。

　　1.2磁场屏蔽

　　由于磁场屏蔽通常是对直流或很低频场的屏蔽，其效果和电场屏蔽和电磁场屏蔽相比要差很多，磁场屏蔽的主要手段就是依赖高导磁材料具有的低磁阻，对磁通起分路的作用，使得屏蔽体内部的磁场大大减弱。

　　对于磁场屏蔽需要注意的几点：

　　减小屏蔽体的磁阻(通过选用高导磁率材料和增加屏蔽体的厚度)

　　被屏蔽设备和屏蔽体间保持一定距离，减少通过屏蔽设备的磁通。

　　对于不可避免使用缝隙或者接风口的，尽量使缝隙或者接风口呈条形，并且顺沿着电磁线的方向，减少磁通。

　　对于强电场的屏蔽，可采用双层磁屏蔽体的结构。对要屏蔽外部强磁场的，则屏蔽体外层要选用不易磁饱和的材料，如硅钢等;而内部可选用容易到达饱和的高导磁材料。因为第一次屏蔽削弱部分，第二次削弱大部分，如果都使用高导磁，会造成进入一层屏蔽的在一层和二层间造成反射。如果要屏蔽内部的磁场，则相反。而屏蔽体一般通过非磁性材料接地。

　　1.3电磁场屏蔽

　　电磁场屏蔽是利用屏蔽体阻隔电磁场在空间传播的一种措施。和前面电场和磁场的屏蔽机理不同，电磁屏蔽对电磁波的衰减有三个过程：

　　当电磁波在到达屏蔽体表面时，由于空气与金属的交界面上阻抗不连续，对入射波产生反射，这种反射不要求屏蔽材料必须有一定厚度，只需要交界面上的不连续。

　　进入屏蔽体的电磁波，在屏蔽体中被衰减。

　　穿过屏蔽层后，到达屏蔽层另一个屏蔽体，由于阻抗不连续，产生反射，重新回到屏蔽体内。

　　从上面三个过程看来，电磁屏蔽体对电磁波的衰减主要是反射和吸收衰减。