外壳设计与EMC

1、屏蔽的商业必要性；         2、屏蔽的概念；

3、电路之间、屏蔽之间更大（的间距）、矩形（或不规则）的屏蔽外形更好，以避免共振；

4、趋肤效应 （很难挡住低频）  ：从电流传导角度而言，趋肤深度越高，导线利用率越高。

 从屏蔽，是希望趋肤深度浅的，表现为越高频，趋肤深度越浅。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。

5、孔隙 （很难挡住高频）：  建议开孔选圆形或六边形：开孔直径在内部最高频率的1/20~1/50λ(波长)以下。

6、低频（磁场）屏蔽                        7、截至波导

8、导体垫圈（用于填缝）                9、可视组件的屏蔽（如显示屏、指示灯、键盘）

10、通风（散热）孔的屏蔽           11、用喷漆或电镀的塑料来屏蔽

12、非金属屏蔽            13、屏蔽室的安装                14、板级电磁屏蔽

1、屏蔽的商业必要性

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：

1、使导线及元器件尽量靠近一块大的金属板（金属底板）（这个金属板不是指屏蔽体）

      2、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、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。

4、趋肤效应          导致对低频的干扰很难屏蔽

 

 

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:

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：

 

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

 

外壳及布板设计时的散热考虑：

如果板上有一些大功耗的器件，在布板的时候要特别注意这部器件的布局，与PCB板整体与外壳的配合。

布置时应注意以下：       DSP以及FPGA要做一些散热考虑。

1、温度敏感器件如晶振、CPU、内存等应布置在上风处，尽量远离发热器件；

2、对于大发热器件考虑采用 散热片、导热管、风扇、导热脂、导热垫等措施，尽量将热往外壳引或加速排出。

3、散热的气流通道上，应确保在高发热器件的上风处没有较高的器件如电解电容这种，以免影响后续的散热。

4、可以通过在外壳设计的进风口与发热器件沿风速垂直方向均布来加速散热，但也应避免发热器件之间的间距过大，保证风阻均匀，避免风从缝隙处加速流出。

外壳的设计中还包括：

1、外壳开孔的问题，尽量开小圆孔而避免细长孔；

2、外壳表明的材料，包括本身的材质以及外壳表面的材料，有些涂层可以加强屏蔽效果；

3、外壳的安装及布置也要考虑良好接地需要，避免表面形成静电。

4、壳体各层面之间应保证良好的接触，即良好的搭接。可以采用铜网、导电橡胶、金属锁扣等确保接触良好。