順利通過EMC試驗:怎么解決縫隙的泄漏

預(yù)習(xí)思考題

你用過電磁密封沉淀嗎，如果用過，你是怎樣選擇密封襯墊的種類的？

縫隙的泄漏機理類似于孔洞的磁場泄漏。由于電磁場在屏蔽體表面產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流在縫隙上產(chǎn)生了電壓，構(gòu)成了偶極天線。偶極天線的輻射強度與兩個電極上的電壓有關(guān)，電壓越大，輻射越強，這意味著泄漏越強。

基于這個原理， 我們用轉(zhuǎn)移阻抗這個物理量來描述縫隙的電磁泄漏。

轉(zhuǎn)移阻抗的定義如圖所示。在屏蔽體的一個表面施加一個電流，測量另外一個表面的電壓，電壓與電流的比值，就是轉(zhuǎn)移阻抗。

在實際中，電流是由于入射電磁場感應(yīng)產(chǎn)生。顯然，轉(zhuǎn)移阻抗越高，入射電磁場產(chǎn)生的電壓越高，意味著這個縫隙的泄漏越強。

設(shè)計師們還是愿意直接用屏蔽效能來描述一個縫隙的電磁泄漏特性。這時可以參考圖中給出的屏蔽效能SE公式。從這個公式可知，縫隙的泄漏與入射電磁波的波阻抗有關(guān)，也就是與輻射源的特征，輻射源到縫隙的距離，等因素有關(guān)。

用轉(zhuǎn)移阻抗來表示縫隙的泄漏，還提示我們，如果由于其他原因在有縫隙的面板上產(chǎn)生了電流，例如，PCB多點接地，縫隙也同樣會產(chǎn)生電磁泄漏。這提醒我們，要避免各種可能會在有縫隙的面板上產(chǎn)生電流的因素。

屏蔽機箱上的縫隙就是兩塊金屬材料搭接時，他們之間形成的一種結(jié)構(gòu)形式。從直觀上容易理解，當(dāng)兩塊剛性的金屬材料接觸時，他們之間必然會有接觸的點和非接觸的點，即使是再平整的平面，也不可能嚴(yán)絲合縫，不然為什么普通機箱的縫隙處會漏水呢。

根據(jù)前面的分析，縫隙的導(dǎo)電性決定了縫隙的泄漏程度。因此，我們可以重點關(guān)注縫隙的導(dǎo)電性。

為了考察縫隙的導(dǎo)電性，我們用并聯(lián)的電阻和電容來建立縫隙的導(dǎo)電模型。這種模型是合理的。

因為，接觸的地方相當(dāng)于一個電阻，沒有接觸的地方相當(dāng)于一個電容。一個縫隙就是無數(shù)個電阻和電容并聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)。要使縫隙的阻抗較低，一方面要減小接觸電阻，另一方面要增加電容。

接觸電阻與很多因素有關(guān)，首先，增加接觸面是最重要的因素，因此，要使接觸面盡量平整，增加接觸點。其次，接觸表面的金屬材料，施加的壓力等都會影響接觸電阻。

電容顯然與金屬表面之間的距離有關(guān)，距離越近，電容越大。

理解這個模型對于分析機箱泄漏很重要。例如，某個機箱本來屏蔽效能很高，經(jīng)過兩年的使用后，發(fā)現(xiàn)低頻段的屏蔽效能明顯下降，而高頻段幾乎沒有變化。這是由于金屬表面氧化，導(dǎo)致接觸電阻增加，增大了低頻阻抗。而高頻阻抗沒有變化。

解決縫隙泄漏的基本原理就是降低縫隙的阻抗，如果縫隙的阻抗與完整的屏蔽材料的阻抗相同，就沒有額外的泄漏。

降低縫隙的阻抗的最好的方法就是增加金屬表面之間的接觸面積。

雖然通過精密的加工可以增加金屬表面的平整度，從而增加接觸面積。但這會增加加工成本，并且也不能100%的接觸。

我們從流體的密封上得到啟發(fā)。這就是，在縫隙里填充導(dǎo)電的彈性材料。這種彈性的表面導(dǎo)電的材料叫做電磁密封襯墊。

使用電磁密封襯墊可以輕松的解決縫隙泄漏的問題。顯然，電磁密封襯墊的屏蔽效能取決于其表面導(dǎo)電性，導(dǎo)電性越好，屏蔽效能越高。

使用了電磁密封襯墊材料后，就可以降低對加工精度的要求，提高產(chǎn)品的一致性。

任何表面導(dǎo)電的彈性材料都可以作為電磁密封材料使用。圖中列出了幾種常用的電磁密封材料。

最普通的一種是金屬絲網(wǎng)密封條。這是在橡膠條上包裹上一層金屬編制網(wǎng)構(gòu)成的材料。橡膠條起著彈性的作用，金屬編制網(wǎng)起著導(dǎo)電的作用。這種材料的優(yōu)點是價格低廉，缺點是高頻屏蔽效能較差。

鈹銅簧片是另一種常用的電磁密封材料。鈹銅具有很好的彈性和導(dǎo)電性，因此，是一種理想的電磁密封材料。這種材料的價格較高，最大的好處是適合于滑動接觸，這在某些場合是十分重要的，例如，屏蔽門的場合。頻繁的滑動接觸帶來的另一個好處是，可以清潔表面的氧化物。

很多軍用設(shè)備要求機箱環(huán)境密封，這時，上面的密封材料就不能滿足要求了。這時，可以使用導(dǎo)電橡膠材料。導(dǎo)電橡膠材料是在普通橡膠中摻入金屬顆粒構(gòu)成的一種材料，因此，具有橡膠的彈性和金屬的導(dǎo)電性。實際上，由于要達(dá)到一定的導(dǎo)電性，必須摻入足夠多的金屬顆粒，這導(dǎo)致橡膠的彈性大大損失，因此，彈性并不是很好。在使用時，要施加很大的壓力才能夠獲得理想的屏蔽效能。

最近，在商業(yè)產(chǎn)品上流行的一種材料是導(dǎo)電泡棉。這種材料類似于絲網(wǎng)密封條，但是他的導(dǎo)電材料是導(dǎo)電布，也就是用導(dǎo)電布包裹在發(fā)泡橡膠條上，使發(fā)泡橡膠的表面具有導(dǎo)電性。這種材料最大優(yōu)點是價格低，反彈力小，不要很大的壓力就可以達(dá)到預(yù)計的屏蔽效能，缺點是不耐腐蝕，因此，一般僅用在商業(yè)設(shè)備上。

思考題：

如下圖所示：某設(shè)計師通過測量縫隙的電壓來分析機箱的縫隙泄漏，如果有較大的電壓，就可能是泄漏源，你認(rèn)為有道理嗎？