眾所周知，解決EMC的三大法寶為：屏蔽、接地和濾波。

今天我們就來一起聊聊屏蔽和EMC的故事。

【資料圖】

Part 1

屏蔽的原理

首先，我們要了解屏蔽的概念。

屏蔽就是用金屬對兩個空間區域進行隔離, 用以控制一個空間區域的電場? 磁場和電磁波對另一個空間區域的影響，通常的手段為感應和輻射?

對屏蔽的使用通常采取兩種形式，一種是屏蔽干擾源，防止干擾電磁場向外傳播，從而影響其它敏感設備;

另一種形式為屏蔽敏感設備，防止它們受到外界電磁場的干擾?

屏蔽體之所以能產生屏蔽效果，主要有以下原因：

渦流損耗：屏蔽體可以吸收來自導線? 電纜? 元器件? 電路或系統等外部的干擾電磁波和內部電磁波的能量。

反射能量：電磁波在屏蔽體上的界面會產生反射。如下圖，這也是大部分產品中用屏蔽體的原因。可以用傳輸線理論中的阻抗失配理論來解釋。

薄的和厚的屏蔽體屏蔽效果相同，可以用高頻中信號的趨膚效應來解釋。

抵消能量：由于屏蔽體的電磁感應，會在在屏蔽層上產生反向電磁場, 從而可以抵消部分干擾電磁波?

Part 2

屏蔽設計的基本原則

下面主要介紹一些屏蔽中通常使用的手段或者措施。

屏蔽體結構要盡量簡潔，盡可能減少不必要的孔洞，盡可能不要增加額外的縫隙。

避免開細長孔，通風孔盡量采用圓孔并陣列排放。屏蔽和散熱有矛盾時盡可能開小孔，多開孔，避免開大孔。

重視電纜的處理措施，例如，嚴禁屏蔽電纜直穿屏蔽體（電纜屏蔽層一定要與屏蔽體做360°搭接），電纜的處理往往比屏蔽本身還重要。

屏蔽體的電連續性是影響結構件屏蔽效能最主要的因素，相對而言，材料本身屏蔽性能的影響是微不足道的（低頻磁場例外）。

屏蔽效能只與孔的最大尺寸有關，而與孔的面積并沒有直接關系，因此在設計中盡量開圓孔，其次考慮是開方孔，盡量避免開長腰孔。

孔縫的最大尺寸不能超過以下兩種情況的最小尺寸：①開孔尺寸電路最大工作頻率波長的1/100 ②當這個屏蔽體有共模干擾電流流過時，長度小于0.15m。

在我們關注的一些頻率上，使用有低轉移阻抗的屏蔽電纜，盡可能使用雙層、三層或四層的編織屏蔽電纜。

避免懸空金屬存在? 懸空金屬將造成在噪聲源與懸空金屬之間形成較高的共模電壓, 在此共模電壓的驅動下，此懸空金屬將會產生較強的輻射? 特別是大面積的金屬，由于其分布電容較大, 故而容易產生電場耦合，好的方法是把它們就近良好的接地? 所以一般散熱片?金屬屏蔽罩?金屬支架以及PCB上沒被利用的金屬面都應該接地?

接口信號連接器建議選用帶屏蔽外殼的連接器，尤其是高頻信號連接器。

機箱的通風窗或觀察窗應盡可能安裝在輻射水平較低的位置。如果通風窗或觀察窗是由矩形孔構成的， 還應該考慮輻射場在窗口位置的各個方向的極化水平，盡量使矩形孔的長邊不在輻射水平最大的極化方向上， 以便使從機箱輻射出去的電磁能量最少。

屏蔽電纜的屏蔽層應該雙端接地, 除非與屏蔽電纜互聯的產品既不怕干擾也不會產生 EMI 騷擾 (如無源傳感器), 屏蔽電纜屏蔽層應該接被連接產品的金屬殼體, 如果被連接產品是塑料殼體, 則屏蔽層應該接被連接 PCB 板的工作地?

Part 3

屏蔽材料和搭接

屏蔽設計和搭接密不可分，所謂搭接，顧名思義，就是在兩個金屬表面之間用導電材料連在一起，形成一個低阻抗的電氣連接。

在屏蔽設計中，如果存在兩個金屬搭接，則通常會在搭接處用密封襯墊，包括金屬絲網條、導電橡膠、螺旋管、多重導電橡膠、指形簧片、導電布襯墊等。

不同襯墊材料的特點比較如下：

屏蔽材料使用中要注意以下幾點：

使用屏蔽材料時, 不但要保證接觸面上的良好導電性 (接觸面去除所有漆), 而且還要保證一定的壓縮量（由兩個金屬之間固定的力所決定）。過量壓縮，會破壞屏蔽材料，使得屏蔽材料彈性變差，密封性減弱。

使用屏蔽材料時, 還要注意接觸面的清潔, 并防止襯墊的腐蝕? 否則, 接觸面的導電性會降低, 屏蔽效能也就相應降低?

屏蔽材料都是有壽命的，要符合對應產品要求的壽命和環保法規。

屏蔽材料的安裝方式優選卡裝、開安裝槽等直接接觸的形式，其次才考慮采用PSA膠帶粘接的方式。

通常, 搭接點之間的電阻小于2mΩ, 并且整個預期的等電位系統的任何兩點間的電阻小于25 mΩ,可以認為是一個EMC 觀點上搭接良好的等電位系統?