機箱EMC的結構設計

【摘要】emc設計是電子裝置設計中的重要環節。本文依據emc的基本原理，綜合考慮了遮蔽材料、遮蔽方式、縫隙和孔的處理等諸多因素，結合機械加工的手段和工藝，對機箱emc的結構設計方法進行分析和**。

【關鍵詞】機箱；電磁遮蔽；結構設計

1.引言

隨著科學技術的迅速發展，現代各種電子、電氣、資訊裝置的數量和種類越來越多，效能越來越先進，其使用場合和數量密度也越來越高。這就使得電子裝置工作時常受到各種電磁干擾，包括自身干擾和來自其它裝置的干擾，同時也對其它裝置產生干擾[1]。在這種情況下，要保證裝置在各種複雜的電磁環境中正常工作，則在結構設計階段就必須認真考慮電磁相容性設計。

如果忽視了這一問題,到新產品使用時，干擾問題就會暴露出來。因此及早地解決電磁干擾問題是電子裝置機箱結構設計時必須考慮的重要環節。

2.理論基礎

電子裝置結構中常見的電磁干擾方式主要有傳導干擾和輻射干擾兩種，因此電磁相容（emc）設計的主要方法有遮蔽、濾波、接地等。

2.1遮蔽

電磁遮蔽是利用金屬板、網、蓋、罩、盒等遮蔽體阻止或減小電磁能量傳播所採取的一種結構措施。常用的方法有靜電遮蔽，磁遮蔽和電磁遮蔽。電子裝置結構設計人員在著手電磁相容性設計時，必須根據產品所提出的抗干擾要求進行有針對性的電磁遮蔽設計。

遮蔽通常有靜電遮蔽、磁遮蔽和電磁遮蔽三種。

2.2濾波

電路中的干擾訊號常常通過電源線、訊號線、控制線等進入電路造成干擾，所以對公用電源線及通過干擾環境的導線一般均要設定濾波電路。

2.3接地

接地問題在電磁相容性設計中也是乙個極其重要的問題，正確的接地方法可以減少或避免電路間的互相干擾。根據不同的電路可用不同的接地方法。通常組合單元電路接地有串聯一點接地、併聯一點接地和多點接地三種方式。

整機接地方式也是保障產品電磁相容性的主要措施之一。由於其功能不同，故電路差別甚大，接地狀況也不大相同。一般常用的方法是：

將模擬電路、數位電路、機殼分開，各自獨立接地，避免相互間的干擾，最後三地合一接入大地，這種方式較好地抑制了電磁雜訊，減少了數碼訊號和模擬訊號之間的干擾。

3.機箱emc的結構設計

一電子裝置中的機箱，機箱有電源線、訊號線、控制線等的穿入及穿出以及散熱用的通風孔、調節用的調節孔、顯示窗等，同時機箱也是由多個零件組合而成，各部分的連線處難免有洩漏。如何抑制電磁能從上述因素中洩漏，就成了電磁相容性的關鍵。在這裡僅介紹幾種結構設計中比較簡單可行的方法：

3.1縫隙的遮蔽

縫隙指的是連線後要拆卸的，如機箱上下蓋、前後面板和箱體的連線縫，這類連線通常用螺釘來緊固。這類情形增加遮蔽效能的途徑有如下：

（1）增加縫隙深度，也就是增加箱體與蓋板的配合寬度。

（2）在結合處加入導電襯墊或者提高結合面的加工精度，即減少縫隙長度。一般比較經濟的辦法是在接合面安裝導電襯墊。這樣既可以減少縫隙洩漏，又不要求接合面有很高的加工精度。

（3）接合面上塗上導電塗料：在用螺釘、鉚釘緊固的交疊接縫處，由於配合表面微觀上是凹凸不平的，接合面上只能是部分點接觸；而導電塗料是一種呈流體狀的液體，極易流入縫隙，填補結合面上的不平部位，可顯著地改善接合處金屬之間的電接觸使用時應先把接合面上的不導電物質清除乾淨。對於那些易遭腐蝕的接縫也可用這種塗料來減小腐蝕。

如果接縫的配合表面過於粗糙，孔隙很大，應先用導電填隙料把孔隙填平。導電填隙料具有如同油灰的粘稠性，可像刮底漆那樣嵌攆。

（4）縮短螺釘間距：接合面不加導電襯墊時，應在結構可能的條件下盡量增加連線螺釘數量，減小螺釘間距，使縫隙長度相應減小。

3.2通風孔的遮蔽[3]

為了滿足機箱內部通風散熱的要求，有時必須在箱體上開設通風孔。因此，也必須對通風孔進行電磁遮蔽，這類情形增加遮蔽效能的途徑有如下：

（1）視窗上覆蓋金屬絲網：金屬絲網覆蓋在通風孔上的結構形式有兩種，一種是採用焊接方式安裝，這種方法使金屬網與遮蔽體之間有良好的電接觸，但工藝複雜，金屬網效能變壞以後又難以更換，且焊接時易破壞周圍的保護層，所以很少採用這種方法。另一種是採用環形壓圈通過緊固螺釘把金屬網安裝在遮蔽體的通風孔上。

安裝之前，應把配合面上的絕緣層、氧化層、油垢等不導電物質除去，並應安裝足夠數量的螺釘以獲得連續的接觸。這種安裝方式，只要在結構和工藝上仔細考慮，即可使金屬網與遮蔽體之間獲得良好的電接觸，所以應用比較廣泛。

（2）用穿孔金屬板作通風孔：用許多小孔代替大口徑的通風孔是提高遮蔽效能的有效方法，它可以直接在遮蔽體上開許多小孔，亦可單獨製成穿孔金屬板安裝到遮蔽體的通風孔上。與金屬網相比，穿孔金屬板的特點是遮蔽體效能穩定，因為它不存金屬編織網固有的網絲交叉點接觸電阻不穩定的問題。

在遮蔽壁上直接開小口徑通風孔,具有結構與工藝簡單、成本低等優點，實際應用已較普遍。

（3）採用截止波導式通風窗：金屬絲網和穿孔金屬板在較高頻下遮蔽效能都要下降, 特別是當孔眼尺寸與電磁波波長可比擬時，則孔眼將引起嚴重的洩漏。在較高頻以上，欲有高的遮蔽效能，且通風良好，可採用截止波導式通風孔板(如蜂窩狀通風孔板)，它與金屬絲網和穿孔金屬板相比有如下優點：

工作的頻段寬，即便到微波頻段仍有較高的遮蔽效能；對空氣的阻力小，風壓損失少；機械強度高，工作可靠穩定。

3.3表頭孔的遮蔽

電子裝置的機箱面板上往往裝有指示電引數的表頭，安裝表頭需在面板上開相應尺寸的孔。為防止從表頭孔中洩漏電磁能量，結構上有兩種方法可供選用

（1）在表頭背面進行附加遮蔽，且在面板和遮蔽體之間加入導電襯墊以減少縫隙，改善電接觸，穿入遮蔽體的表頭引線由裝在遮蔽體上的穿心電容引入，使引線感應的干擾訊號旁路到地。

（2）表面上覆蓋導電玻璃：表面覆蓋導電玻璃蓋時，必須確保導電玻璃的導電層與面板有良好的電接觸，通常在連線處加入導電襯墊。由於導電玻璃主要對電場和高頻電磁場有遮蔽作用，所以表頭本身最好具有遮蔽作用，或者採用帶有細金屬網夾層的導電鈕子開關和指示燈的附加遮蔽玻璃，這樣對磁場也有一定的遮蔽效能。

3.4開關、指示燈的遮蔽

電子裝置的機箱面板上均裝有電源開關或工作狀態的轉換開關。較常用的有兩類，一是鈕子開關，二是按鈕開關。它們都可以洩漏電磁能量。

鈕子開關的防洩漏安裝結構是在面板與開關端麵間襯入導電襯墊。按鈕開關和指示燈的防洩漏可採用附加的遮蔽罩。引線的穿入處應採用穿心電容或插針式濾波聯結器，防止電磁能量通過引線洩漏。

較簡單的指示燈遮蔽可在燈罩上覆蓋導電玻璃。並使導電玻璃與面板保持良好接觸。

3.5顯示屏的遮蔽

帶有陰極射線管的電子裝置,如示波器、計算機終端監視器等，在陰極射線管的開口處電磁能量很容易洩漏，把陰極射線管的遮蔽罩與機箱連成乙個整體，並保持電氣上的連續性。若陰極射線管遮蔽罩採用鐵磁性材料，則能有效地實現磁遮蔽，使顯示的影象不受周圍雜散磁場的影響。對於資訊處理裝置的終端顯示器而言，由於它的主要目的是防止資訊的洩漏，採用上述遮蔽措施是遠遠不夠的。

對於資訊裝置的顯示器，防止周圍干擾磁場不是主要目的，關鍵是要防止資訊從顯示器螢幕的開口處向外界洩漏，所以必須對顯示器螢幕進行遮蔽。它還要求遮蔽層有一定的透光性，不影響觀察。常用的方法有兩種：

（1）螢幕上覆蓋導電玻璃或導電塑料，使導電玻璃的導電層與機箱有連續的電接觸。這種方法對遮蔽電場和平面波場較為有效，但對磁場幾乎沒有遮蔽作用。

（2）螢幕上覆蓋金屬絲網或導電玻璃與金屬絲網的復合層。要求金屬網不影響觀察，為了提高遮蔽效能，最好把交叉點都焊上。採用金屬網與導電玻璃復合層既能遮蔽磁場(交變的)，也能遮蔽電場和平面波場。

3.6電源線的處理

遮蔽機箱的電源線必須通過電源濾波器才能引入機箱，濾波器應有良好的遮蔽。安裝時要注意兩點：

（1）濾波器應安裝在電源線的入口處。

（2）電源濾波器的安裝不能破壞機箱的遮蔽，因此濾波器遮蔽罩必須與機箱壁板有連續而良好的電接觸。

3.7保險絲座的遮蔽

單個保險絲座的遮蔽用金屬帽蓋把保險絲座覆蓋起來，帽蓋內裝彈性簧片使其與機箱有良好的電接觸。多個保險絲座的遮蔽把裝置的所有保險絲集中起來，用附加遮蔽罩將其遮蔽，附加遮蔽罩的結構和安裝與表頭孔的附加遮蔽相似。

4.總結

電磁相容性（emc）是系統設計中不可忽略的問題，直接影響到系統裝置工作的可靠性、穩定性和品質指標。本文所述的方法是從裝置結構設計方面考慮的，涉及到遮蔽、濾波、接地等有關的問題，與電路設計相輔相成，缺一不可。在實際設計中，應根據各干擾源的性質及裝置所處的工作環境，與電路設計人員一起採取相應的措施。

同時，在結構設計中要充分注意採取措施的穩定性與永續性，避免代價昂貴和費時的返工，從而取得最佳設計效果。

機箱EMC的結構設計

機箱EMC的結構設計

的結構設計

概念結構設計和邏輯結構設計

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