EMI-stínění teorie a aplikace

Jasný příběh o stínění v různých aplikacích

Úvod

V současné době každá společnost v elektronickém průmyslu čelí požadavkům CE / EMI. Použití elektronických zařízení se zvyšuje, stejně jako expozice širokému spektru frekvencí. Radiaci a imunita musí být brána v úvahu v raných fázích vývoje nových produktů. V mnoha případech se problémy EMI nelze vyřešit pouze na úrovni desek plošných spojů a místo toho musí být také kryty a kabely stíněny.

Právní požadavky a další důvody pro uplatnění stínění

Stínění je rychlý způsob, jak splňovat zákonné požadavky vydané subjekty, jako je CE nebo FCC, nebo zabránit elektromagnetickému rušení. Naše řešení stínění jsou nákladově efektivní, protože nevyžadují časově náročný vývoj před tím, než budete moci splnit požadavky EMI. Stínění se typicky používá v uzavřených prostorách, aby izolovala elektrická zařízení uvnitř zařízení od vnějších vlivů a kabelů, aby izolovala vodiče od prostředí, kterým prochází kabel. Pokud má společnost v úmyslu, aby byl výrobek uváděn na trh rychle, ale emise překračují předepsané limity, snadno použitelné stínění jsou běžně používané řešení. Stínění lze použít u zařízení s vysokou úrovní záření nebo citlivosti nebo u výrobků, u nichž tyto úrovně nejsou předem známy, jako jsou modulární kryty. Stínění se používají při řešení citlivých měření, která mohou být ovlivněna okolními oblastmi. Stínění je zřejmě širokým fenoménem a nezbytností v elektronickém průmyslu, aby splňoval současné emisní normy.

Aspekty, které je třeba vzít v úvahu při navrhování stíněných krytů

Materiály a koroze

Nejlevnější materiály pro elektromagnetické stínění jsou galvanizovaná ocel a hliník. Dnes je z těchto materiálů vyrobeno asi 90% všech skříní a skříní. Z tohoto důvodu jsme vyvinuli speciální materiál, řadu 6800 Amucor Shield . Amucor je kompatibilní jak s pozinkovanou ocelí, tak s hliníkem. Pokud se materiál používá v korozívní atmosféře, je lepší zabránit jeho kontaktu s nerezovou ocelí, mosazi nebo hliníkovou chromátovou vrstvou (alokrom 1200).

Ochrana proti korozi je velmi důležitá pro aplikace v blízkosti moře (kvůli soli) a ve venkovních aplikacích. Důležité je také, aby byl materiál těsnění kompatibilní s materiálem použité konstrukce / pouzdra. Pro bezplatnou radu a přímou podporu: volejte +31 (0) 78-6131366 nebo e-mail [email protected] .

Tloušťka krycího materiálu

Tloušťka 0,1 mm by měla stačit k tomu, aby účinně chránila před frekvencemi nad 1 MHz. Při nižších frekvencích, jako je 30 kHz a méně, je třeba používat materiály s dobrou magnetickou vodivostí (stejně jako elektrická vodivost při zacházení s vířivými proudy) a může být zapotřebí tlustšího materiálu.

Například vojenský bunkr EMP je vyroben z materiálu o tloušťce 6 mm. Tyto bunkry chrání frekvence 10 kHz s útlumem 80 dB. Je-li pro omezení vlivů transformátoru (které mohou způsobit zdravotní rizika nebo ovlivnit operační systém strojů) vyžadovat stínění proti kmitočtům kolem 50 Hz, je třeba zvážit použití hustých kovových vrstev a speciálního materiálu zvaného Mu-ferro (viz magnetické stínění ). Další informace o stínících krytech naleznete na adrese https://www.faradaycages.com .

Zabraňte otevření krytu

Zvláště při frekvencích nad 5 kHz je důležité zabránit vzniku mezery v krytu. Vysoké frekvence v rozmezí od 100 MHz do 40 GHz jsou velmi citlivé na malé mezery v krytu. Čím vyšší je frekvence, tím více pozornosti je třeba věnovat tomu, aby se zabránilo otvoru a mezery štítu. To je místo, kde hrají měkké a pružné těsnění. Těsnění by mělo nejen zajistit vysokou vodivost, ale také zajistit kontinuální elektrický kontakt s krytem v souvislosti s nízkou kompresní silou.

Vzdálenost mezi montážními prvky, závěsy a zámky

Navrhli jsme speciální pružné těsnění, jako jsou těsnění Ultra Soft Shield a těsnění ve tvaru V. Tyto těsnění zabraňují jakémukoliv ohýbání mezi upevňovacími body a v blízkosti závěsů. Jedná se o nákladově efektivní řešení, protože nelze provést žádné zásadní změny krytu a není zapotřebí dalších spojovacích prostředků.

Abychom vám představili, jaký typ těsnění by bylo vhodné pro vaši aplikaci, naši specialisté rádi obdrží výkres (nejlépe rozměry, potřebné množství, materiály krytu a indikace tuhosti krycího materiálu). Máme široké zkušenosti se všemi druhy aplikací stínění a často vidíme více než 50 návrhů denně. Naši specialisté vám pomohou vybrat vhodný typ těsnění pro každou aplikaci a jejich rada je bezplatná.

Naše těsnění můžeme vyrobit v jakémkoliv požadovaném množství, ať už je to jen jedno těsnění nebo tisíc, a všechna těsnění mohou být vyrobena podle vašich specifikací.

Výkres můžete odeslat faxem (+31 (0) 78-614 9585) nebo e-mailem na adresu [email protected] .

Galvanická koroze

Vodivá vrstva na vnější straně těsnění musí být ve stejném galvanickém rozmezí jako konstrukční materiály, aby se zabránilo galvanické korozi, která by narušila elektrickou vodivost v konstrukci. Tím by se snížil výkon stínění. Běžně používané kritéria: nejvýše 0,3 voltů pro drsné prostředí (solný sprej / zvětrávání) a nejvýše 0,5 voltů pro benigní prostředí (uvnitř s kondenzací bez solí).

Graf ukazuje, který materiál těsnění je nejvhodnější pro daný materiál uzávěru
Režim životního prostředí :
Udává, který materiál těsnění je nejvhodnější pro daný materiál uzávěru
Kovový regál a příklady skříní
Pokud chcete krytem EMI hliníkový kryt, doporučujeme použít stínící těsnění Amkouor řady 6800
Hliníkové pouzdra:
Pokud musí být hliníková skříň EMI stíněná, doporučujeme stínící těsnění Amkouor řady 6800 .
Pouzdro z ušlechtilé oceli
Pouzdra z ušlechtilé oceli:
Pokud musí být pouzdro z nerezové oceli stíněné EMI, doporučujeme stínící těsnění 6800 Amucor nebo v některých případech Ultra měkký štít řady 7400 .
Kovové regály:
Pro stínění kovového stojanu EMI doporučujeme stínící těsnění Amkouor řady 6800 nebo v některých případech Ultra měkký štít řady 7400 . Pro odvětrání větracích otvorů doporučujeme ventilační panely série Honeycomb řady 9500 . K ochraně skla v skříni doporučujeme použít řadu z řady 9000 .

Pro dosažení kontaktní plochy ve stejném galvanickém rozmezí jako vodivý kryt těsnění může být použita vodivá páska s vodivým samolepícím materiálem na zadní straně. Pokud má být obložení malováno, páska může být opatřena maskovací páskou o nepatrně menší šířkou (barva pokrývá vodivou pásku podél jejích okrajů, což zvyšuje odolnost proti lepení a korozi) (obr. 1).

Tienicí páska EMI a maskovací páska
Obr. 1. Stínící páska EMI a maskovací páska

Jiným způsobem, jak se vyhnout galvanické korozi, je zabránění tomu, aby korozní vliv okolního prostředí dosáhl těsnění těsnění EMI, například pomocí těsnění, které kombinuje vodní ucpávku s ochranou EMI (obr. 2).

7300 série EMC / IP Těsnění s vodním těsněním pro šroubové aplikace jako panely, displeje a okna 7300 série EMC / IP Těsnění s vodním těsněním pro šroubové aplikace jako panely, displeje a okna
Obr. 2. Těsnění EMC / IP řady 7300, utěsňovací těsnění EMI pro šroubové aplikace jako panely, displeje a okna

Někteří výrobci tlumičů těsnění EMI používají vrstvy, které obsahují uhlík na vnější straně těsnění, aby se zabránilo korozi. Bohužel tyto těsnění s uhlíkovými vrstvami nejsou galvanicky kompatibilní s mnoha běžně používanými konstrukčními materiály, což povede ke koroze na kontaktních plochách konstrukce. Stíněné těsnění EMI s vodivou vrstvou zpevněné fólie Amucor® jsou na druhé straně kompatibilní s materiály jako je pozinkovaná ocel a hliník a zabrání tak galvanické korozi.

EMI a frekvence

Elektromagnetické rušení může být přenášeno zářením a / nebo vedením. Vedení hraje důležitou roli s frekvencemi pod 30 MHz. Aby se zabránilo nežádoucím vlivům z nižších frekvencí, kabely a kryty musí být stíněny magneticky vodivými materiály. Čím je frekvence nižší, tím je silnější stínění.

U vysokých frekvencí (stínění HF> 40 MHz) postačí pouze velmi tenká vrstva vysoce vodivého materiálu.

Použijte těsnění, abyste předešli mezery

Čím vyšší je frekvence, tím kratší je vlnová délka. To má za následek snížení tolerovatelných rozměrů štěrbin jako zvýšení frekvencí. Jinými slovy: dveře, panely a další části musí být elektricky připojeny na všech stranách (bez mezery). Nejjednodušší způsob, jak to dosáhnout, je pomocí našich vysoce vodivých stínících těsnění EMI . Většina těchto těsnění je samolepící pro snadnou montáž.

Vyvarujte se mezer
Obr. 3 Při vypořádání se vyššími frekvencemi se vyvarujte takových rozdílů

Pro výběr vhodného těsnění je třeba vzít v úvahu několik aspektů:

  • Tuhost konstrukce
  • Vzdálenost mezi upevňovacími prvky
  • Použité stavební materiály
  • Zda se konstrukce musí často otevírat a zavírat - pevná aplikace vs. aplikace se závěsy

Tuhost těsnění závisí na tuhosti konstrukce a vzdálenosti mezi upevňovacími prvky. Je-li těsnění příliš tuhé, budou se dvířka, víko nebo panel odklonit, což způsobí spíše spáry než jejich zabránění (obr. 3). Zvláště u dveří bylo vyvinuto několik druhů těsnění, které kombinují velmi velký kompresní rozsah s nízkou uzavírací silou a vysokou vodivostí. Tyto těsnění lze použít ve většině situací, aniž by bylo nutné měnit konstrukci. Diagram výběru těsnění níže může být užitečný při určování vhodného materiálu těsnění.

Indikátor grafického výběru těsnění
Obecný graf výběru těsnění

Stínění dveří a vík

Pro stínění dveří a vík je důležité použít těsnění se správnou pružností. Pokud je těsnění příliš tuhé, může dojít k deformaci krytu nebo dveří, což má za následek malé mezery, což způsobí, že krytí ztratí svou schopnost chránit před vyššími frekvencemi. Bezchybný kontakt mezi dveřmi (a dalšími otvory) a zbytkem krytu je zásadní pro udržení integrity stínění při vyšších frekvencích.

Níže uvádíme několik příkladů konstrukcí s těsněním EMI. Každá konstrukce vyžaduje správný typ těsnění EMI.

Těsnění pro dřevěné dveře
Pro dřevěné dveře s vodivou krycí deskou se obecně používá měkké těsnění, např. Ultra měkký štít řady 7400 , pro udržení integrity stínění.
Těsnění pro kovové dveře
U kovových dveří Faraday s vodivým kovem je nejčastěji používán těsnicí kroužek ve tvaru V řady 8700 nebo řada Be-Cu série 2000 .
Těsnění pro šroubované víčkaTěsnění pro šroubované víčka
Standardní štít řady 7000 se obecně používá pro šrouby s víčkem.
Kontinuální těsnění s výřezem pro vytvoření úhlůÚhel spojitého těsněníKontinuální těsnění
Pokud musí být těsnění EMI kontinuální, vyvinuli jsme naše těsnění Endless Tape 8000 .
Toto těsnění může být také dodáno s těsněním vody ( 7300 EMC / IP těsnění ).
O-profil vodotěsné těsnění
Pokud je požadováno relativně malé a vodotěsné těsnění, můžeme dodávat 5750 elektricky vodivých gumových O-profilů .
Ukázkové přizpůsobené těsněníUkázkové přizpůsobené těsněníUkázkové přizpůsobené těsněníUkázkové přizpůsobené těsnění
Pro výjimečné aplikace můžeme vyrábět těsnění na zakázku (těsnění přizpůsobená EMC / EMI řady 8800 ) v libovolném tvaru, velikosti a rozměru.

Displeje / stínění oken

Nejsou nutné pouze stínění spojů mezi konstrukčními díly, ale i displeji a odvzdušňovacími panely. Displeje mohou být opatřeny rozprašovaným průsvitným vodivým povrchem pro stínění HF (> 30 MHz, obr. 4) nebo jemnou kovovou drátěnou síť pro vysoce kvalitní stínění s nižším kmitočtem (obr. 5). Průhledný vodivý povlak je dodáván na fólii (snadno se ohýbá a přilne k oknu), sklo ( standardní okno) nebo jiné materiály (pro těžké použití). Pro další okna a displeje, včetně oken s drátem, klikněte zde . Pokud máte stávající displeje / okna a chcete je nechat pokryté povrstvenou vodivou vrstvou, kontaktujte nás a zkoumáme možnosti.

Stínění displejů se musí dotýkat stínění krytu, aby bylo zajištěno optimální útlum. To lze provést pomocí těsnění nebo kovového pásku s vodivým samolepícím materiálem.

EMI Stíněné okno potažené vodivou vrstvou
Obr. 4. Stíněný displej s vodivou průhlednou fólií spojenou s kovovou páskou
Stíněné okno s vodivým drátem
Obr. 5. Stíněný displej s velmi jemnou kovovou drátěnou síťovinou, spojený s ochranným těsněním EMI

Stínění pro ventilační otvory

Ventilové panely jsou obvykle stíněny hliníkovými otvory pro voštiny . Tyto přístroje nabízejí vynikající stínění při minimálním ztrátě proudění vzduchu. Nejlepší stínění je dosaženo pomocí tak zvaných vějířových průchodů s průsvitnými články. Tyto větrací otvory se skládají ze dvou nebo více vrstev hliníkových plástů, otočených o 90 ° (obr. 6). Honeycombs jsou obvykle dodávány s pevným hliníkovým rámem a těsněním 2-5 mm pro optimální kontakt s konstrukcí.

Honeycomb větrací otvor
Obr. 6. Větrný průvlak ve voštině

Stínění kabelů

Aby se zabránilo vyzařování záření pomocí signálních a napájecích kabelů, musí být stíněné nebo filtrované. Stínění může být zajištěno zakrytím kabelů stínicími trubicemi nebo obalením vodivých materiálů kolem nich. Připravil by se také stíněný kabel. Stínící trubice se skládá z dutého pleteného kovového drátu, kterým lze vytáhnout kabel nebo svazek kabelů, aby je chránil. Těsnicí páska je pletená kovová páska, která je omotaná kolem kabelu nebo svazku kabelů. Je snadnější vytvářet boční větve s obalovou metodou než s ochrannými trubkami. Pro přehled všech řešení stínění kabelů klikněte zde .

Stínění kabelu musí být vždy správně připojeno k stínění krytu; Jinak bude útlum nižší a případně i nedostatečný. Pro náročné a vojenské aplikace jsou k dispozici stíněné kabelové průchodky a speciálně navržené kabelové vstupní systémy. Vyvinuli jsme dva různé štíty kabelových vstupů, z nichž jeden sestává ze dvou okrajových těsnění EMI na horní a spodní straně štěrbiny ( 4910 - štítek kabelového vstupu ) a druhý sestává z kontaktní desky, která má být namontována před štěrbinou s otvory Pro vedení kabelů ( 4930 - vysokovýkonný stíněný kabel ). Vysoce výkonný vstupní štít štítku může být vyroben plynotěsně a vodotěsně. Deskový systém má vyšší výkon, ale s okrajovým systémem je později ad kabely jednodušší.

Vezměte prosím na vědomí, že kabely bez stínícího pláště musí být také chráněny před stíněným krytem, ​​aby se nemohly chovat jako antény. Takové netěsnosti v ochranném krytu EMI lze zabránit instalací filtru napájení nebo signálního vedení nebo, pokud se jedná o kratší kabely vedoucí k jinému stíněnému krytu, použitím ochranného štítu nebo stínícího potrubí.

4910-Vstup kabelu4930 - Vysoký výkon kabelového vstupu
Obr. 7. Stínění vstupů

Stínění konektoru

To, co bylo řečeno výše o kabelech, platí také pro konektory. Musí být také stíněny nebo filtrovány a musí provést vodivý kontakt s krytem. Těsnění spojky mohou takové spojení snadno zajistit. Skládají se z jednoho kusu vyřezaného materiálu o tloušťce 1 mm, který lze snadno vyrobit podle specifikací zákazníka s malými náklady na další nástroje (obr. 8). K dispozici jsou také standardní velikosti.

Těsnění spojky
Obr. 8. Těsnění spojky

Stínění na úrovni desky plošných spojů

Části, které způsobují rušení, mohou být zabaleny do skládané stínící skříně nebo obálky (obr. 9) vyrobené z tlumící fólie Mu-měď s izolační vrstvou na vnitřní straně nebo plastovými čepy, aby se zabránilo zkratům (obr. 9). Alternativou pro skládanou stínící skříň nebo obálku je hotová skříň (viz. Stínící skříně / kryty EMI řady 1900 ).

Pouzdro stínící fólieSérie 19001900 stíněná skříň EMI
Obr. 9. Stínící fólie a pouzdra řady 1900 EMI

Stínění PCB a stínění jednotlivých komponent může být dosaženo i pájením vertikálně umístěných kovových pásů (např. Mu-copper nebo Mu-ferro) na PCB pro vytvoření oddílů. Tato oddělení jsou uzavřena přidáním víčka pružné střižné fólie nebo stlačením měkké vodivé pěnové fólie proti pásům (obr. 10/11). Tato volba umožňuje stínění mnoha oddílů pouze jedním krytem.

1600 stínění pevných desek plošných spojůZpůsob uzavření oplocení
Obr. 10/11. EMI stíněná oplocení na desce s obvody, která může být uzavřena víkem vodivé pěny

Je-li znám zdroj záření nebo součást citlivá na EMI, lze použít stínění pro konkrétní složku (složky). Nejlepším způsobem stínění u zdroje je ochrana pouze interferující části nebo citlivé části na PCB pomocí speciálně vyvinutého stínícího systému plošných spojů řady 1500 .

Stínění desek plošných spojůStínění desek plošných spojů
Obr. 12. Stínění na úrovni plošných spojů pomocí stínících plechovek řady 1500 - jednoduše umístěte stínící plech přes citlivé čipy.

Stínění celého prostoru / místnosti

Pro některé aplikace je žádoucí chránit celou místnost pokrytím stěn kovovou fólií, jako je folie Mu-mědi , například v lékařských a vojenských aplikacích a místnostech určených pro provádění velmi citlivých měření. Tato technika může být použita i ve forenzní vědě, například pokud je třeba, aby zařízení bylo zcela zablokováno při komunikaci s vnějším světem během jeho vyšetřování.

Mu-měděná klec Faraday může být vyrobena tak, aby vyhovovala jakémukoliv typu / tvaru / velikosti místnosti
Mu-měděné klece Faraday mohou být vyrobeny tak, aby vyhovovaly jakémukoli typu / tvaru / velikosti místnosti.

Hodnocení IP

U mnoha aplikací je vyžadováno hodnocení IP. Nicméně otázka i: ​​s které hodnocení IP? Abychom vám pomohli zjistit, který IP rating potřebujete pro požadovaný výsledek, vložili jsme všechny přehledy IP do přehledné tabulky. Přejděte do tabulky hodnocení IP .

Zvyšování rychlosti hodin

Elektromagnetické rušení (EMI) je stále častější v důsledku vyšších hodinových rychlostí v dnešních počítačích a pracovních stanicích.
To přinutilo regulační agentury, aby stanovily limity pro elektromagnetické záření vyráběné počítači a jakýkoli elektronický nástroj, který by mohl používat hodiny a generovat emise.

Analýza elektromagnetického rušení

Téměř všechny elektrické přechody s ostrými hranami, jako jsou hodiny, data, adresa a řízení, vytvářejí elektromagnetické záření. Při zvyšování požadavků na výkon se zvyšují i ​​hodiny. Přechodová hrana, nebo z technického hlediska, zrychlená rychlost, se stává rychlejším a rychlejším, protože je obtížnější setkat se s časem.

Hodiny již nejsou napájeny pouze jedním nebo dvěma zařízeními na deskách s obvody. Spíše jsou distribuovány po celém obvodu. Také zvýšené nároky na paměť a další zatížení na vedení hodin významně přispěly k elektromagnetickému záření.

Stínění je nejčastěji používanou metodou pro snížení EMI.

Chtěl bys...