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机箱结构的EMC设计

ds 2025/5/2 13:47:23

机箱结构的EMC设计,从屏蔽、滤波、接地三个方面入手。

1.屏蔽方向：

1.1整改时常用的屏蔽材料：

屏蔽的目的是阻断电磁波的传播路径，减少辐射干扰和外界干扰。

结构屏蔽

使用金属机箱（如钢板、铝板）来屏蔽电磁波。
接缝处应处理严密，可使用导电泡棉、导电胶带、镀金属涂层等确保连续导电性。
避免开口过大，如散热孔、USB等接口，应使用蜂窝状或网状屏蔽罩。

局部屏蔽

对于高频干扰源（如CPU、Wi-Fi模块等），加装屏蔽罩（Shielding Can）。
高速线路或天线处可以加金属罩或铜箔封装。

导电衬垫：

应用于解决连接器与壳体间的电磁兼容性及环境密封问题，以布料为基材的具有导电、弹性特性且具有一定抗电磁干扰功能用于阻止电子设备电磁波通过的元器件。

导电橡胶衬垫主要应用在电连接器法兰及安装嵌板，可同时满足环境密封和EMI屏蔽。解决了连接器与壳体间的电磁兼容性密封问题，同时保证两者具有良好的电连接，有效地抑制该处所存在的缝隙泄漏问题。

分为以下种类：

优点：（导电布衬垫是一种性价比极佳的EMI屏蔽材料。）

导电布：（可以直接粘贴在信号线缆上）

导电布是由导电布包裹导电泡棉构成,在导电布与导电泡棉之间设有热熔胶,热熔胶将导电布与导电泡棉粘合成一体构造,在导电布的外侧面上,设有供导电布泡棉条固定运用的导电胶.导电泡棉与导电布分离为一体,减少了导电泡棉与导电布之间的接触电阻值,而且运用时固定粘接便当、结实,降低了消费本钱,同时取得更好的电磁屏蔽效果.

导电布使用时候需要接PCB的地，否则起不到屏蔽效果。

屏蔽线缆：

屏蔽层通常需要单端接地或两端接地，具体取决于系统的接地策略与抗干扰设计原则。两端接地可能导致地环电流，特别在工业场合不同设备接地电位不一致时，应避免。

条件	建议接地方式	原因
电缆较短（<10m）且地电位差小	两端接地	可增强屏蔽效果
电缆较长，地电位差大	单端接地	防止地环电流，避免干扰反而进入系统
高频信号传输（如射频）	两端接地 + 360°接地	防止高频干扰泄露
电源线或控制线靠近高功率设备	两端接地或单端接地加滤波	提高抗干扰能力
音频/测量线等高灵敏场合	单端接地（靠近接收端）	避免接地回路噪声

屏蔽钢网：

2.滤波方向：

电源滤波

电源输入端使用EMI滤波器（如共模扼流圈+Y电容+X电容）。
对DC/DC模块输入输出也建议使用LC滤波电路。

信号滤波

高速信号线上添加磁珠、电感、电容、TVS管。
USB、HDMI等高速接口使用共模滤波器（Common-mode Choke）。

线缆滤波

外部连接线应尽可能短，且加装铁氧体磁环或EMI夹子，抑制高频共模干扰。

2.1整机滤波器的安装位置：

若接地点不在一处，那么滤波器的泄漏电流和噪声电流在流经两接地点的途径时，所构成的电流回路，会将噪声引入设备内的其它部分。其次，滤波器的接地线会引入感抗，导致滤波器高频衰减特性变差。所以金属外壳的滤波器要直接和设备机壳连接。如外壳喷过漆，则必须刮去漆皮。若金属外壳的滤波器不能直接接地或使用塑料外壳滤波器时，它与设备机壳的接地线应尽可能短。滤波器安装在设备电源线的输入端，连线要尽量短。设备内部电源要安装在滤波器的输出端。若滤波器在设备内的输入线长了，输入线就会将引入的传导干扰耦合给其它部分，

避免低频噪声源暴露在孔缝附近：

采用150目左右的不锈钢丝网对风扇出风口进行屏蔽，采用进场探头对比屏蔽效果，可以看到 10MHz 以下几乎没有屏蔽效果。所以机箱的设计要极力避免低频噪声源暴露在孔缝附近。

屏蔽前后：

3.接地方向：

没有接地的机箱，还能屏蔽电磁波吗？

没有接地的机箱仍然可以对电磁波起到一定程度的屏蔽作用，但屏蔽效果会明显下降，特别是在低频电磁干扰（如50Hz电力频率）和静电放电防护方面。金属机箱即使没有接地，依靠金属材料的高导电性，也能反射部分高频电磁波。因此，对于高频干扰（如 Wi-Fi、蓝牙、电源开关噪声等），没有接地仍然有部分屏蔽效果。屏蔽材料也会吸收部分能量，但没有接地的话，吸收的能量没有地方导出，会在金属上形成感应电压，甚至重新辐射。所以吸收屏蔽效果会减弱。

接地是EMC中至关重要的一环，合理接地可以引导干扰电流回流，防止辐射和传导。