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浅谈金属外壳屏蔽EMI技术的奥秘

2018-08-07 09:25 次阅读

1、屏蔽的商业必要性

笔者提出的一个重要概念:

一个项目在计划阶段就要考虑屏蔽问题,这样花费在屏蔽措施上的成本才会最低。

若等到问题暴露出来再去查漏补缺,往往需要付出相当大的代价。

屏蔽措施往往带来费用和仪器重量的增加,若能以其他EMc方式加以解决,就尽量减少屏蔽。(言下之意屏蔽是最后一招)

对于pcb应注意以下两点:

1、使导线及元器件尽量靠近一块大的金属板(这个金属板不是指屏蔽体)

2、使电气部件及线路尽量靠近地层(减少层间信号的电磁干扰、地层可以吸收部分干扰 )这样,即使是需要加屏蔽,也可以降低对屏蔽效能(SE shiedling effectiveness)的需求。

浅谈金属外壳屏蔽EMI技术的奥秘

2、屏蔽的概念

屏蔽相当于一个滤波器,放置于电磁波的传播路径上,对其中的一部分频段形成高阻抗。阻抗比越大,屏蔽效能越好。

对于一般金属,0.5mm的厚度就能对1MHz的电磁波产生较好的屏蔽效果,对100MHz能有非常好的屏蔽效果,问题在于薄层金属屏蔽对1MHz以下或孔隙来说,屏蔽效果就不行了,本文重点介绍这方面。

3、大的间距、矩形屏蔽会更好

(1) 电路之间、屏蔽之间更大的间距能够减少相互干扰;

(2) 矩形(或不规则)的屏蔽外形,能够尽量避免频率共振;正方形的外壳往往容易引起共振;

但总的来说,电路板一般位于屏蔽体内,其元器件、线路等都会改变预期的共振频率点,所以不必太操心。

4、趋肤效应

浅谈金属外壳屏蔽EMI技术的奥秘

趋肤深度

工程上定义从表面到电流密度下降到表面电流密度的0.368(即1/e)的厚度为趋肤深度或穿透深度Δ:

式中:

μ-导线材料的磁导率;

γ=1/ρ-材料的电导率;

k-材料电导率(或电阻率)温度系数;

浅谈金属外壳屏蔽EMI技术的奥秘

上图:不同频率下三种金属的趋肤效应深度(频率越高,深度越浅,越趋肤);趋肤效应以传导的角度看,是希望趋肤深度深的,那表示导线的利用率高;但是对于屏蔽,是希望趋肤深度浅的,这样就能以较薄的金属屏蔽更多的电磁频段;50Hz的趋肤深度5~15mm,很难屏蔽……

用于屏蔽的金属应有良好的导电及导磁性能,厚度根据干扰的最低频率所产生的趋肤深度来定。一般1mm的低碳钢板或者1μm的镀锌层就能满足一般的应用。(这也是实际中常看到机箱壁上镀锌的原因)

5、孔隙

如果屏蔽体的整个壳体是无缝无孔的,那么对于30MHz的电磁波来说,要达到100dB的衰减效果不是难事。问题就在于他们不是无缝无孔的:

在一个完美的屏蔽壳体上开一个洞,相当于构成一个半波共振缝隙天线,屏蔽效能SE与孔的最大尺寸d、电磁波波长λ关系如下:

那么对于之前提到的30MHz,波长10m,假设有一个USb口(孔径对角线尺寸10mm),换算下来SE为54dB,d越大,SE越小。

我们常用到的电磁波频段:

我们在常规应用中制造出的干扰及谐波频段:

孔隙、平率与屏蔽效能的大致关系:

要达到40dB的SE,通常需要用导体垫圈、弹簧夹指来进行密封,注意内部元件与屏蔽罩的间距、数据总线与开孔和缝隙之间的距离。

还要注意,当屏蔽体中有电流,且电流的前进方向上有孔缝挡路,迫使电流绕行时,将引起孔缝类似天线而发射磁场,通过孔缝变化的电压产生磁场。

6、低频磁场的屏蔽

采用高磁导率的合金材料(如非晶合金、坡莫合金),按一定规格制成屏蔽罩,可大幅度减小磁场影响。

7、截至波导

8、垫圈

采用良导体,用于填缝,能承受一定的挤压变形,抗腐蚀、经久耐用.

 

9、可视组件的屏蔽

10、通风孔的屏蔽

将通风孔做成两种形式:

(1)金属网格(类似蜂窝铝板)

(2) (截至)波导

11、用喷漆或电镀的塑料

因为开模塑料美观轻便,所以时常使用,对这种情况,一般在塑料杯面喷涂导电材料,因为导电层厚度不可能太厚(微米级),实际效果不怎么样。

对于二类电器(class II),还可能增加静电放电(ESD)的可能性。

二类电器:这类电器采用双重绝缘或加强绝缘,没有接地要求。

12、非金属屏蔽

如碳纤维或导电聚合物(导电塑料),但是无论如何其SE都不及金属的好。

13、屏蔽罩的安装

14、板级屏蔽

 

原文标题:原来金属外壳屏蔽EMI大有讲究!

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CM1693 EMI滤波器,带ESD保护

CM1457 EMI滤波器,4,6和8通道,带ESD保护

信息 CM1457是一款基于电感的(LC)EMI滤波器阵列,具有ESD保护功能,集成了四个,六个或八个滤波器,采用CSP封装,间距为0.40mm 。每个EMI滤波器通道CM1457的元件值为6pF-35nH-4.7pF-35nH-1.8pF。 -3dB衰减的截止频率为300MHz,可用于数据速率高达160Mbps的应用,同时在800MHz至2.7GHz频率范围内提供大于-35dB的衰减。这些器件在每个I / O引脚上都包含ESD二极管,并提供高水平的静电放电(ESD)保护。连接到外部滤波器端口的ESD保护二极管经过设计和表征,可安全消除±15kV的ESD冲击,超出IEC61000-4-2国际标准的最高要求。 700 MHz衰减,关键用于LTE部署 芯片级封装(CSP)具有极低的引线电感,可实现最佳滤波器和ESD性能 每通道15kV ESD保护(IEC 61000-4-2 Level 4,接触放电)...
发表于 04-18 22:24 2次 阅读
CM1457 EMI滤波器,4,6和8通道,带ESD保护

CM1451 EMI滤波器,带ESD保护

信息 CM1451包括一系列基于电感电容(L-C)的EMI滤波器阵列,集成了CSP封装的ESD保护。 CM1451-06和CM1451-08分别配置为6和8通道格式。 CM1451的每个EMI滤波器通道均采用5极L-C滤波器,其元件值为9.5pF-17nH-9.5pF-17nF-9.5pF。 CM1451在-10dB衰减时的滚降频率为400MHz,可用于数据速率高达160Mbps的应用,同时在800MHz至2.7GHz频率范围内提供超过35dB的频率。这些器件在每个引脚上集成了ESD保护二极管,可为可能遭受静电放电(ESD)的敏感电子元件提供高水平的保护。连接到滤波器端口的ESD保护二极管可安全地消除±15kV的ESD冲击,超过IEC61000-4-2国际标准的4级要求。使用MIL-STD-883(方法3015)人体模型(HBM)ESD规范,引脚受到保护,接触放电电压大于±30kV。 无线载波频段中噪声的优异衰减< / li> 芯片级封装(CSP)具有极低的引线电感,可实现最佳滤波器和ESD性能 ±15kV每个通道上的ESD保护(IEC 61000-4-2 Level 4,接触放电)...
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CM1451 EMI滤波器,带ESD保护

CM1624 EMI滤波器,带ESD保护

信息 CM1624是EMI滤波器和线路终端设备的组合,带有集成的TVS二极管,可用于多媒体卡接口。这种先进的器件采用固态硅雪崩技术,具有出色的钳位性能和直流电气特性。 CM1624经过优化,可以保护手机和其他便携式电子产品中的T-Flash / MicroSD接口。 CM1624由六个电路组成,包括SD规范要求的串联阻抗匹配电阻和上拉电阻。每条线路都包含TVS二极管,用于ESD保护。附加的TVS二极管连接用于保护电压(Vcc)总线。 SDData0,SDData1,SDData2,SDData3,CMD和CLK线上提供40欧姆的终端电阻值。 SDData0,SDData1,SDData2,SDData3和CMD线路上还包括25k欧姆的上拉电阻。这些可以配置为以SD或SPI模式运行的设备。根据IEC 61000-4-2第4级,TVS二极管可有效抑制超过15kV(接触放电)的ESD电压.CM1624采用16引脚,符合RoHS / WEEE标准的UDFN 16引脚封装。它的尺寸为3.30 x 1.35 x 0.50mm。引线间距为0.4mm,采用无铅NiPd制成。 特定应用 ±15kV ESD保护(IEC 61000-4-2,接触放电)< / li> 700 MHz频段噪声的显着衰减,整个蜂窝频段的宽带衰减...
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CM1624 EMI滤波器,带ESD保护

CM1442 EMI滤波器,带ESD保护

信息 CM1442是一款六通道或八通道低通EMI滤波器阵列,具有ESD保护功能,可降低EMI / RFI辐射,同时提供强大的ESD冲击保护。每个EMI滤波器通道都集成了高质量的pi型滤波器(15pF-100 Ohm-15pF),在800MHz至2.7GHz频率范围内提供超过30dB的衰减。这些器件在每个引脚上都包含雪崩型ESD二极管,可为可能遭受静电放电(ESD)的敏感电子元件提供非常高水平的保护。连接到滤波器端口的ESD保护二极管可安全地消除±15kV的ESD冲击,超出IEC61000-4-2国际标准的最高要求。使用MIL-STD-883(方法3015)人体模型(HBM)ESD规范,引脚受到保护,接触放电电压高于±30kV。 每通道15kV ESD保护(IEC 61000- 4-2 4级,接触放电) 无线载波频段内噪声的优异衰减 支持最高24 MHz的时钟频率...
发表于 04-18 22:24 0次 阅读
CM1442 EMI滤波器,带ESD保护

CM1422 EMI滤波器,带ESD保护

信息 CM1420和CM1422是带有ESD保护的EMI滤波器阵列,集成了六个或八个Pi滤波器C-R-C)。 CM1420的元件值为15pF-100Ω-15pF。这些器件在每个引脚上都包含ESD保护二极管,可为可能遭受静电放电(ESD)的敏感电子元件提供高水平的保护。 每通道六个或八个EMI滤波通道,15kV ESD保护 (IEC 61000-4-2 Level 4,接触放电) 出色的宽带衰减来自所有无线载波频段的数据线的辐射噪声
发表于 04-18 22:24 0次 阅读
CM1422 EMI滤波器,带ESD保护

NCP2820 音频功率放大器,D类,2.65 W,无滤波器,单声道

信息 NCP2820是一款经济高效的单声道D类音频功率放大器,能够从5V电源向4欧姆桥式负载提供2.65W的连续平均功率。在相同条件下,输出功率级可为8欧姆BTL负载提供1.4W,THD + N小于1%。对于蜂窝手机或PDA,它提供了成本和成本节省,因为使用电感式传感器时不需要输出滤波器。效率超过90%,关断电流非常低,可延长电池寿命,大幅降低结温。 NCP2820采用脉冲宽度调制技术处理模拟输入,与传统技术相比,可降低输出噪声和THD sigma-delta调制器。该器件允许独立增益,同时对来自各种音频源的信号求和。因此,在蜂窝手机中,耳机,扬声器甚至旋律振铃器可以用单个NCP2820驱动。由于其低42uV本底噪声,A加权,无论负载灵敏度如何,都能保证干净的监听。 优化的PWM输出级:无滤波器功能 效率高达90%和低2.5mA典型静态电流 大输出功率:1.4W,8Ω负载和THD + N 宽电源电压范围:2.5-5.5V工作电压 高性能,THD + N为0.03%@Vp = 5V,RL =8Ω,Pout = 100mW 出色的PSRR(-65dB):无需电压调节 表面安装封装9引脚倒装芯片CSP(SnPb和无铅) 全差分设计。消除两个输入耦合电容 采用先进的上升和下降增益技术实现极快的...
发表于 04-18 21:31 2次 阅读
NCP2820 音频功率放大器,D类,2.65 W,无滤波器,单声道

NCP2823 音频功率放大器,3.0 W,无滤波器,D类

信息 NCP2823A / B是专为便携式电子设备设计的高性价比单声道音频功率放大器。 NCP2823A针对8Ω工作进行了优化,NCP2823B可以在低至4.0Ω的扬声器阻抗下工作。对于实例,NCP2823B能够在桥接负载(BTL)中从5.0 V电源向4.0Ω提供3 W的连续平均功率组态。在相同条件下,NCP2823A可以为8.0ΩBTL负载提供1.5 W,THD + N小于10%。对于蜂窝手机或PDA,它可节省空间和成本,因为使用电感式传感器时无需输出滤波器。效率超过90%,关断电流非常低,可延长电池寿命,大幅降低结温。 优化PWM输出级 效率高达92% 高PSRR:-77dB 高CMRR:-80dB 可调增益 电路图、引脚图和封装图...
发表于 04-18 21:31 23次 阅读
NCP2823 音频功率放大器,3.0 W,无滤波器,D类

NCS2564 视频放大器,4通道,带可选SD / HD重建滤波器

信息 NCS2564是一款4通道高速视频驱动器,每个通道都有6阶巴特沃斯重建滤波器。第一组3个通道具有可选择的标准清晰度(SD)/高清(HD)滤波器,每个通道一个。第四通道提供额外的滤波器驱动器,用于驱动CVBS型视频信号。事实上,NCS2564是三重SD / HD视频驱动器和单个CVBS视频驱动器的组合。它旨在与大多数视频处理器中嵌入的数模转换器(DAC)兼容。为了进一步降低功耗,提供了两个使能引脚,一个用于三个驱动器,另一个用于单个驱动器。一个引脚允许选择三重驱动器的滤波器频率。所有通道都可以接受直流或交流耦合信号。在交流耦合输入的情况下,内部钳位被使能。输出可驱动交流和直流耦合150负载。 3个通道,每个通道具有可选择的6阶巴特沃斯8/32 MHz滤波器 一个CVBS驱动器,包括6阶Butterworth 8 MHz滤波器 透明钳位 内部固定增益:6 dB +/- 0.2 集成电平转换器 AC或DC -choupled输入和输出 低静态电流 关断电流典型值42μA(禁用) 每个通道能够驱动2乘150Ω负载 宽工作电源电压范围:+4.7 V至+5.3 V 8 kV ESD保护(兼容IEC61000-4-2) 每个JEDEC的ESD也符合4 kV HBM 电路图、引脚图和封装图...
发表于 04-18 21:19 23次 阅读
NCS2564 视频放大器,4通道,带可选SD / HD重建滤波器

NCS2563 视频放大器,3通道,带高清重建滤波器

信息 NCS2563是一款3通道高速视频放大器,具有6阶巴特沃斯高清(HD)重建滤波器和6 dB增益。所有三个通道都可以容纳所有分量和RGB视频信号。所有通道都可以接受直流或交流耦合信号。如果是交流耦合,则使用内部钳位。输出可以驱动交流和直流耦合的150欧姆负载。它被设计为与大多数视频处理器中嵌入的大多数数模转换器(DAC)兼容。 三个6阶高清30 MHz滤波器 内部固定增益= 6 dB 每个通道上的透明输入钳位 直流或交流耦合输入/输出 集成电平转换器 工作电压+5 V ESD HBM保护8 kV 电路图、引脚图和封装图...
发表于 04-18 21:19 38次 阅读
NCS2563 视频放大器,3通道,带高清重建滤波器

NCS2561 视频放大器,1通道,带重建滤波器和SAG校正

信息 NCS2561是一款单高速视频驱动器,包括一个2极重建滤波器和SAG校正功能。 NCS2561采用节省空间的SC-88封装,专为低压便携式应用而优化。它旨在与大多数视频处理器中嵌入的数模(DAC)兼容。 NCS2561内部集成了一个8 MHz 2极视频DAC重建滤波器,固定增益为2.当交流耦合模式下的输出使用时,NCS2561还具有内置SAG校正电路。为了进一步降低功耗,提供了一个使能引脚。 内部8 MHz 2极重建滤波器 内部固定增益:6 dB 集成电平转换器 极低关断电流(< / li> 能够驱动2个视频负​​载 ESD HBM保护>输出电压为4 kV 电源电压范围:2.7 V至3.3 V 凹陷校正电路 典型低静态电流6 mA 电路图、引脚图和封装图...
发表于 04-18 21:19 31次 阅读
NCS2561 视频放大器,1通道,带重建滤波器和SAG校正

NCS2553 视频放大器,3通道,带标准清晰度重建滤波器

信息 NCS2553是一款3通道高速视频放大器,带有6阶黄油色标准清晰度重建滤波器。所有三个通道都可以容纳所有分量和RGB视频信号或复合和S-Video信号。所有通道都可以接受直流或交流耦合信号。如果AC耦合,则使用内部钳位。输出可以驱动交流和直流耦合150欧姆负载。它被设计为与大多数视频处理器中嵌入的大多数数模转换器(DAC)兼容。 三个6阶标准清晰度8 MHz滤波器 内部固定增益= 6 dB 交流或直流耦合输入/输出 集成电平转换器 工作电压+5 V ESD HBM保护> 8 kV...
发表于 04-18 21:18 29次 阅读
NCS2553 视频放大器,3通道,带标准清晰度重建滤波器

SSM2356 2 × 2W、无滤波器、D类立体声音频放大器

信息优势和特点 采用Σ-Δ调制的无滤波器立体声D类放大器 采用ADI公司的多个D类放大器时无需同步 采用5.0 V电源供电时,能够以2 × 2W功率驱动4 Ω负载,以2x1.4 W功率驱动8 Ω负载,总谐波失真加噪音(THD + N)低于1% 效率:92%(5.0 V、以1.4 W功率驱动8 Ω扬声器) 信噪比(SNR)高于103 dB 单电源供电:2.5 V至5.5 V 关断电流:20 nA;左右声道控制 短路和热保护 16引脚1.66 mm × 1.66 mm WLCSP封装 “爆音与咔嚓声”抑制 内置电阻可减少电路板上的器件数量 用户可选的6 dB或18 dB增益设置 用户可选的超低EMI辐射模式 产品详情SSM2356是一款全集成式高效率D类立体声音频放大器,针对移动电话应用实现最高性能而设计。应用电路只需极少的外部元件,采用2.5 V至5.5 V单电源供电。采用5.0 V电源供电时,它能够提供2 × 2W连续输出功率,驱动4 Ω负载,总谐波失真加噪音(THD + N)低于1%。SSM2356采用高效率、低噪声调制方案,无需外部LC输出滤波器。即使输出功率较低时,该调制方案仍然能提供高效率。采用5.0 V电源供电时,以1.4 W功率驱动8 Ω负载时的效率为92%,以2.0 W功率驱动4 Ω负载时的效率为85%,...
发表于 04-18 20:14 32次 阅读
SSM2356 2 × 2W、无滤波器、D类立体声音频放大器

AD1556 适用于24位Σ-Δ型ADC的数字滤波器/抽取器

信息优势和特点 FIR 数字滤波器/抽取器 串行或并行配置选择 输出字速率:250 SPS至16 kSPS 低功耗:6.2 mW(典型值) 待机模式:70 µW 提供参考设计和带软件的评估板产品详情AD1555是一款完整的Σ-Δ调制器,并集成有可编程增益放大器,主要用于低频、高动态范围的测量应用。该器件输出与模拟输入成比例的1密度位流。当配合数字滤波器/抽取器AD1556使用时,可实现带宽为1+ kHz的业界最高性能ADC。它采用连续时间模拟调制器输入架构,无需外部抗混叠滤波器。可编程增益前端可简化系统设计,扩展动态范围,并缩小系统板面积。低工作功率和待机模式使AD1555成为电池供电远程数据采集系统的理想之选。...
发表于 04-18 19:18 40次 阅读
AD1556 适用于24位Σ-Δ型ADC的数字滤波器/抽取器

STF202 EMI滤波器,带ESD保护

信息此设备专为需要和的应用而设计。它适用于上游USB端口,蜂窝电话,无线设备和计算机应用。该器件采用小型封装(TSOP-6,外壳318G)提供集成解决方案,可减少PCB空间和成本。 提供USB线路端接,滤波和ESD保护 单IC提供成本通过更换3个电阻器,2个电容器和5个电视二极管实现节省 双向EMI滤波防止噪声进入/离开系统 IEC端口的IEC61000-4-2 ESD保护 灵活的下拉或上拉线端接,符合USB 1.1低速和高速规范 ESD额定值:机型= C 人体型号= 3B TSOP-6封装最小化PCB空间 集成电路提高系统可靠性与离散组件实施 电视设备提供的ESD保护优于离散实现,因为小IC最小化寄生电感...
发表于 04-18 19:05 32次 阅读
STF202 EMI滤波器,带ESD保护

CM1402 EMI滤波器,带ESD保护

信息 CM1402是一款带ESD保护的EMI滤波器阵列,集成了三个pi滤波器(C-R-C)和两个额外的ESD保护通道。 CM1402的元件值为20pF-47Ω-20pF,20pF-100Ω-20pF。这些器件在每个引脚上都包含雪崩型ESD二极管,可为可能遭受静电放电(ESD)的敏感电子元件提供非常高水平的保护。连接到滤波器端口的ESD二极管经过精心设计和表征,可安全消除±10 kV的ESD冲击,超出IEC 61000-4-2国际标准的最高要求。使用MIL-STD-883(方法3015)人体模型(HBM)ESD规范,引脚受到保护,接触放电电压高于±25 kV。 三个EMI滤波通道,每个通道都带有ESD保护 另外两个仅ESD保护通道 1 GHz时衰减大于30 dB 芯片级封装具有极低的引线电感,可实现最佳滤波器和/或性能 手机,笔记本电脑,PDA等的I / O端口保护...
发表于 04-18 18:51 27次 阅读
CM1402 EMI滤波器,带ESD保护