身為電子工程師，噪聲和輻射無(wú)處不在，作為電子設(shè)計(jì)師必須掌握EMI電磁屏蔽相關(guān)知識(shí)，而這些知識(shí)和解決方案將廣泛用于改善設(shè)備免于受到外部電磁干擾。 干擾輻射的來(lái)源 麥克斯韋方程顯示，每當(dāng)電流經(jīng)流導(dǎo)體時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，而磁場(chǎng)將會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)。電場(chǎng)和磁場(chǎng)的輻射特性被稱之為輻射發(fā)射。 這些輻射發(fā)射將會(huì)在電路或整個(gè)印刷電路板(PCB)中引發(fā)一些問(wèn)題。在理想電路之中，電路本身發(fā)射的信號(hào)只包括電流和電壓，而在現(xiàn)實(shí)世界中，噪音是繞不開(kāi)的問(wèn)題。當(dāng)電路信號(hào)受到任何干擾時(shí)，就會(huì)發(fā)生這種情況。 由于電磁信號(hào)的性質(zhì)，并不能避免噪聲的存在，但是可以大大降低其影響。 需要注意的是，設(shè)備在運(yùn)行時(shí)不會(huì)受到其他設(shè)備的影響，正如設(shè)備不會(huì)受到其他設(shè)備影響一樣，電磁敏感性是電路系統(tǒng)受到干擾仍然保持正常工作的能力。這種敏感性將取決于施加的噪聲水平，而不同的應(yīng)用諸如車載、醫(yī)療、軍事等領(lǐng)域，擁有不同的程度磁化率。 每個(gè)電路、設(shè)備或系統(tǒng)都必須經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)，盡可能減少輻射水平，來(lái)達(dá)到只對(duì)高水平的電磁場(chǎng)敏感。

隨著現(xiàn)代電子設(shè)備的迅速普及，與電磁干擾有關(guān)的干擾也在日益增加。比如：我們?nèi)粘Ｊ褂玫腤iFI、充電器、電磁爐、電風(fēng)扇等等，這些設(shè)備都會(huì)產(chǎn)生電磁干擾(EMI)，電子噪聲和射頻干擾(RFI)，它們可能會(huì)對(duì)敏感組件產(chǎn)生不利影響，其影響可從小的暫時(shí)性故障和數(shù)據(jù)丟失到永久性系統(tǒng)故障。因此，電磁屏蔽用于控制與一個(gè)設(shè)備交互時(shí)從一個(gè)設(shè)備釋放的磁能和電能。EMI屏蔽可有效阻止破壞性波損壞敏感組件。

一、產(chǎn)生EMI的主要原因

電磁干擾(EMI)是由三個(gè)來(lái)源引起的電流和電壓變化產(chǎn)生的干擾。

1.自然電磁干擾

在自然界中，地球的雷電或太空的高能宇宙射線都會(huì)導(dǎo)致自然EMI產(chǎn)生。在這里，人類沒(méi)有參與產(chǎn)生EMI，它們都是由于諸如暴風(fēng)雪、雨水、雷暴等天氣變化而發(fā)生的，其他自然現(xiàn)象(如太陽(yáng)輻射和宇宙噪聲)也會(huì)產(chǎn)生EMI。值得注意的是，自然EMI其實(shí)對(duì)現(xiàn)代電子設(shè)備來(lái)說(shuō)影響很輕微。

2.人為EMI

所有人類制造的電氣設(shè)備都會(huì)釋放人為的EMI，當(dāng)兩個(gè)信號(hào)彼此接近或多個(gè)信號(hào)以相同的頻率相遇時(shí)，就會(huì)引起干擾。當(dāng)設(shè)備與EMI接觸時(shí)，這會(huì)阻礙設(shè)備的正常運(yùn)行。這種類型的EMI主要存在于發(fā)電機(jī)、點(diǎn)火器、無(wú)線電發(fā)射器、電力線、電話、電動(dòng)機(jī)等設(shè)備中，而且此類設(shè)備和裝置導(dǎo)致的EMI的通常都比較高。

3.電子設(shè)備本身的EMI

在固有EMI的情況下，從設(shè)備本身釋放的電磁干擾能夠輕易地在內(nèi)部傳遞，這些內(nèi)部產(chǎn)生的噪聲通常是由于電流通過(guò)電阻器等電子元件產(chǎn)生的熱攪動(dòng)引起的。

二、EMI屏蔽的重要性

隨著技術(shù)的發(fā)展，電子產(chǎn)品已成為日常生活中不可或缺的一部分，電磁干擾或信號(hào)越來(lái)越多。這些看不見(jiàn)的信號(hào)來(lái)自各種地方，有些已造成嚴(yán)重的干擾。這些EMI信號(hào)可能會(huì)對(duì)設(shè)備和周圍設(shè)備中的其他易損壞組件產(chǎn)生負(fù)面影響，這可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)各種問(wèn)題，比如性能下降甚至是永久性損壞。現(xiàn)在，面臨的情況是，對(duì)于運(yùn)行速度較快的小尺寸組件，限制其產(chǎn)生的電磁污染變得更加困難。為了保護(hù)組件，需要做適當(dāng)?shù)钠帘我源_保系統(tǒng)的安全運(yùn)行。因此，使用EMI屏蔽來(lái)保護(hù)系統(tǒng)免受有意和無(wú)意的干擾就變得非常重要了。

三、EMI屏蔽材料

選擇用于EMI屏蔽的材料應(yīng)具有一定的電磁性能，比如吸收或偏轉(zhuǎn)電子設(shè)備和通信儀器發(fā)出的輻射。一般情況下，采用吸收性質(zhì)的防護(hù)罩更為有效，因?yàn)樗鼘?duì)環(huán)境安全。輕質(zhì)且非侵入性的材料是用于EMI屏蔽的首選。較重的材料會(huì)導(dǎo)致妨礙設(shè)備正常運(yùn)行的問(wèn)題。

EMI屏蔽中使用的一些典型材料：鍍錫鋼、碳鋼、銅(銅合金770)、鋁、鎳、鋅、鎳銀等。在這些材料中，鍍錫鋼板應(yīng)用最多，因?yàn)樗某杀据^低。從低頻率的kHz范圍到低頻率的GHz范圍，都是理想的選擇。

銅是衰減或吸收電磁輻射最可靠和有效的材料。銅合金770(也稱為770合金)由銅、鎳和鋅制成，它專門用于EMI屏蔽中的需要具備耐腐蝕的應(yīng)用場(chǎng)景。此外，鋁也是一種用于EMI屏蔽的材料，因?yàn)樗哂懈鞣N特性，例如高電導(dǎo)率和適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度重量比。鋁在本質(zhì)上也是有色金屬，但是，鋁確實(shí)表現(xiàn)出了一些不良特性，例如可焊性差，并且非常容易受到電腐蝕和氧化的影響。

四、應(yīng)用領(lǐng)域

現(xiàn)在，移動(dòng)無(wú)線通信和電子設(shè)備的空前增長(zhǎng)，迫使制造商必須保護(hù)其產(chǎn)品免受有害無(wú)線電頻率的干擾。

1.汽車行業(yè)

快速變化的汽車行業(yè)在全球范圍內(nèi)引領(lǐng)了電動(dòng)汽車和自動(dòng)駕駛汽車的新浪潮。這些車輛配備了先進(jìn)的功能，例如車載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)、觸摸屏系統(tǒng)、藍(lán)牙、免提系統(tǒng)等。這些車輛中的高級(jí)電子設(shè)備在應(yīng)對(duì)EMI方面帶來(lái)了挑戰(zhàn)。因此，與傳統(tǒng)汽車相比，電動(dòng)和自動(dòng)駕駛汽車對(duì)EMI屏蔽的需求更高。

2.電信

隨著智能手機(jī)的普及和5G等技術(shù)的推出，全球電信業(yè)正在迅速發(fā)展。所使用的組件和基站需要強(qiáng)有力的保護(hù)，以確保與消費(fèi)者之間的平穩(wěn)數(shù)據(jù)傳輸。

3.安防

EMI屏蔽已成為安防領(lǐng)域的重要技術(shù)之一。它普遍用于重要電子設(shè)備、控制面板等的保護(hù)層，有助于保護(hù)敏感組件。EMI屏蔽的質(zhì)量對(duì)于抵抗強(qiáng)烈干擾非常重要。

4.航天

隨著航空航天工業(yè)的不斷發(fā)展，降低設(shè)備對(duì)EMI的敏感性變得非常重要。因此，EMI過(guò)濾材料在航天工業(yè)中的應(yīng)用也會(huì)越來(lái)越多。