EMI是什么？全面解析EMI屏蔽概念和操作

EMI是什么？全面解析EMI屏蔽概念和操作

对于工业设计师来说，需要学习的东西比较多，不管是工艺还是材料，都是需要设计师平时积累知识和学习的，如果你想要走好产品设计这条道路，不断学习是注定的，因为对于设计师的要求未来会不断提高的。下面优概念工业设计为大家分享EMI是什么，为大家全面解析EMI屏蔽概念和操作，EMI在电子产品设计中的应用是非常之广的。

EMI是什么？

EMI则是电磁干扰的简称（Electromagnetic Interference 简称EMI）

电磁干扰，是指电磁波与电子元件作用后而产生的干扰现象，有传导干扰和辐射干扰两种。传导干扰是指通过导电介质把一个电网络上的信号耦合(干扰)到另一个电网络。辐射干扰是指干扰源通过空间把其信号耦合(干扰)到另一个电网络，在高速PCB及系统设计中，高频信号线、集成电路的引脚、各类接插件等都可能成为具有天线特性的辐射干扰源，能发射电磁波并影响其他系统或本系统内其他子系统的正常工作。

所谓“干扰”,指设备受到干扰后性能降低以及对设备产生干扰的干扰源这二层意思。第一层意思如雷电使收音机产生杂音,摩托车在附近行驶后电视画面出现雪花,拿起电话后听到无线电声音等,这些可以简称其为与“BC I”“TV I”“Tel I”,这些缩写中都有相同的“I”（干扰）（BC：广播）

那么EMI标准和EMI检测是EMI的哪部分呢？理所当然是第二层含义,即干扰源,也包括受到干扰之前的电磁能量

1、EMI屏蔽的商业必要性

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：

a、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）

b、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。

2、EMI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

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；

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