电子组装工艺与设备(大二下学期)第二节屏蔽技术省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢您,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢您,第二节 屏蔽技术,第1页,屏蔽概念,屏蔽就是用导电或导磁材料制成以盒、壳、板和栅等形式将电磁场限制在一定空间范围内，使电磁场从屏蔽体一面传到另一面时受到很大衰减，从而抑制了电磁场干扰扩散。,用导电或导磁材料制成以盒、壳、板和栅等，称为屏蔽体。所以屏蔽是利用屏蔽体阻止或降低电磁能量传输一个办法。,第2页,屏蔽分类,电场屏蔽,即静电或交变电场屏蔽，用于预防或抑制寄生电容耦合，隔离静电或电场干扰。,磁场屏蔽,用于预防电磁感应，抑制寄生电感耦合，隔离磁场干扰。,电磁场屏蔽,用于预防或抑制高频电磁场干扰。,第3页,电场屏蔽,原理：,其实质就是为了,抑制寄生电容耦合，既,降低两个回路（或两元件、组件）间电场感应影响。,第4页,屏蔽分析：,如图所表示，导体,g,（干扰体）上有高频电压,E,g,，附近有一导体,s,（接收器），,s,与地分布电容为,C,s,，,g,与,s,间分布电容为,C,gs,。,1,）当不加屏蔽体时,g,在,s,上产生感应电压为：,g,s,Eg,U,s,C,gs,C,s,第5页,2,）加屏蔽体且接地时：,假如在两导体间加入一接地良好金属板，则,s,上感应电压为：,此时,C,gs,值很小，,假如接地金属板无穷大，则,C,gs,为,0,，那么能够认为,Us,为,0,，即电场干扰就被完全隔离。,g,s,Eg,U,s,C,s,C,1,C,2,C,gs,第6页,3,）加屏蔽体但不接地时：,假如金属板不接地，,C,gs,和,C3,值都很小，,可忽略不计，则,此时,Us,比不加金属板时还要大，没有起到电屏蔽作用。,结论：只有屏蔽体良好接地才能有电屏蔽效果。,U,s,g,s,Eg,C,s,C,1,C,2,C,3,C,gs,第7页,电场屏蔽设计关键点,1,）加金属屏蔽体，且要有良好接地。,2,）使相互耦合两导体或两元器件相互远离以降低分布电容。,3,）正确选择接地点。,4,）合理设计屏蔽体形状。,5,）注意屏蔽体材料选择。,第8页,电场屏蔽结构,1,）,降低盒盖与盒体间接触电阻；,2,）,采取双层屏蔽盖结构,第9页,3,）在有隔板屏蔽盒体内采取分开屏蔽盖，以降低其间寄生耦合。,第10页,4,）变压器初、次级绕组之间存在着较大分布电容，若在两绕组间加一电屏蔽层并接地，可降低它们寄生耦合。,通常绕组间越过屏蔽层还有剩下电容,C,，要取得好屏蔽效果，应使,C,尽可能小。故能够从屏蔽层结构上采取一些办法，如带状屏蔽、双重屏蔽等。,第11页,磁场屏蔽,低频磁场屏蔽：,原理,当频率低于,100 kHz,时：,1,）屏蔽体：常采取高磁导率铁氧体材料。,2,）原理：利用铁磁材料高磁导率对干扰磁场进行,分路,。,因为铁磁材料磁导率比空气磁导率大得多，所以铁磁材料磁阻很小。将铁磁材料置于磁场中时，磁通将主要经过铁磁材料，而经过空气磁通将大为减小，从而起到磁场屏蔽作用。,第12页,磁场屏蔽结构,磁场屏蔽是经过屏蔽体高磁导性能，即低磁阻来实现。,如图所表示，,线圈是一个,干扰源，所产生磁力线,主要沿屏蔽罩经过，从而,使线圈周围电路或元件,不受线圈磁场影响。,第13页,如图所表示，当线,圈是一个受感器时，,外界磁场将被屏蔽隔,离，从而使线圈不受,外部磁场影响。,屏蔽体磁导率,越高，屏蔽层越厚，,磁屏蔽效果就越好，不过，在垂直于磁力线方向上，不应出现缝隙，不然磁阻增大，将使屏蔽效果变差。,第14页,磁屏蔽体结构关键点,1,）用铁磁材料做屏蔽罩，在垂直于磁力线方向不应开口或有缝隙。,2,）选取高磁导率材料，并要使屏蔽罩有足够厚度，有时需要采取多层屏蔽。,3,）因为高频时铁磁材料中磁性损耗很大，故铁磁材料屏蔽不能用于高频磁场屏蔽。,第15页,高频磁场屏蔽：,原理,对于高频磁场：,1,）屏蔽体：,低电阻率良好导体材料,。,2,）原理：,利用电磁感应现象在屏蔽体表面所产生涡流反磁场来到达屏蔽目标，即利用了涡流反磁场对于原干扰磁场,排斥,作用。,第16页,如图，当干扰体所产生,当高频磁场穿过金属板时，会在金属板上感应电动势从而在板上产生涡流，此涡流产生反向磁场将抵消穿过金属板原磁场，从而造成高频磁场磁力线在金属板旁绕行而过。,这就是感应涡流产生反磁场对原磁场排斥作用。,第17页,假如将屏蔽体看作是匝数为,1,线圈,其中涡流电流为,i,s,，流过干扰体线圈电流为,i,c,则,在高频情况下，有,Rs ,于是,即和频率无关。,而低频情况下，有：,即在低频时流经屏蔽体电流与频率成正比。故这种方法在低频时不是很有效。,第18页,高频磁场屏蔽结构,第19页,磁屏蔽体结构关键点,1,）,高频屏蔽材料需要用良导体材料，惯用铝、铜及铜镀银等；,2,）因为高频电流集肤效应，高频屏蔽盒无需做得很厚，普通取,0.2,0.8mm,。,3,）屏蔽盒在垂直于涡流方向上不应有开口或缝隙；,4,）磁场屏蔽屏蔽盒是否接地不影响磁屏蔽效果。但假如将金属导电材料做屏蔽盒接地，则它就同时含有电场屏蔽和高频磁场屏蔽作用。,第20页,电磁场屏蔽,通常所说屏蔽，普通是指电磁场屏蔽。,电磁场屏蔽，通常是指对电场和高频磁场同时加以屏蔽。,其原理能够依据电磁波在不一样传输介质内部及分界面传输时产生反射与衰减来分析。,第21页,一厚度为,t,无限大金属板,将空间分为两部分，,入射,场在左部，电磁波自左向,右传输至板左表面，在,板表面产生反射，即反,射波。另一部分电磁波射,入金属内部，经过金属板,厚度,t,后，因为金属对电,磁波吸收，场强减弱。,抵达右板面电磁波，又,有一部分反射回金属，另,一部分穿过右界面向右继续传输。,第22页,电磁波经过金属板时，经过反射、吸收，场强逐步减弱。,金属板屏蔽作用是由左界面反射、金属中吸收和右界面反射等,3,部分组成。,第23页,电磁屏蔽结构,1,）,电磁屏蔽可采取板状、盒状、筒状、柱状屏蔽体。,2,）当需要屏蔽电磁场频率靠近并等于屏蔽体某一固有频率时，屏效将急剧降低。为防止结构设计不妥造成谐振现象屏蔽，应改进,屏蔽体形状或尺寸。,3,）在屏蔽要求很高时，可采取双层屏蔽。,第24页,屏蔽效能,定义,屏蔽效能,S,就是屏蔽前后空间同一点场强之比。,通惯用分贝,dB,或奈培,NP,来表示,第25页,金属板电磁屏蔽效能,经过屏蔽原理分析，得知,金属板总电磁屏蔽效能,S,为吸收损耗衰减,A,、表面反射损耗衰减,R,及金属板内部屡次反射损耗衰减,B,之和。即：,（倍）,或者表示为 （,dB,）,实际应用中，通常,B,能够忽略。,第26页,孔缝屏蔽,电磁泄漏,尽管无缝屏蔽体能够产生很好屏蔽效果，但实际屏蔽体通常因为一些要求，其上面普通都开有形状各异、尺寸不一样孔缝，如通风孔、导线进出孔和各种接头等，这些孔缝会造成电磁场泄漏，对于屏蔽体屏效起着主要影响作用，所以必须采取办法来抑制孔缝电磁泄漏。,第27页,预防缝隙泄漏,1,）当屏蔽体上有缝隙时，磁场泄漏影响比电场泄漏影响大，所以，采取磁场泄漏抑制方法也更适合用于电场泄漏抑制。,2,）电磁泄漏大小与缝隙深度和大小相关，即缝隙越窄越深，电磁泄漏就越小。,第28页,接缝泄漏抑制,方法,1,）,增加金属之间搭接面积,不一样部分结合处组成,缝隙是一条细长开口。,结合处阻抗能够等效为电,阻和电容并联。因为当容抗较低时，屏蔽效能较高。增加金属之间搭接面积能够减小阻抗，从而减小泄漏，增强屏蔽效果,。,第29页,2,）增加缝隙深度,为降低漏磁，应使缝隙数量最小，且尽可能降低缝隙大小，增大缝隙深度。,如图，给出了增加缝隙深度两种结构。,第30页,3,）,装配面处加入电磁密封衬垫,在缝隙处可装导电弹性衬垫，因为密封衬垫必须含有足够形变量才能提供足够屏蔽效能。故必须确保衬垫上有足够接触压力。压力太小，会降低屏蔽效能，压力过大会造成衬垫损坏。,电磁密封衬垫两个基本特征,是导电性和弹性。惯用衬垫有,橡胶芯金属丝网衬垫、导电橡胶、,梳状指形簧片等。,电磁密封衬垫,必须含有很好抗腐蚀性。,第31页,预防孔洞泄漏,因为通风散热等需要，屏蔽体上往往要开一定数量孔或洞，造成电磁泄漏。,为降低泄漏，应尽可能少开孔，开小孔。当孔面积相等时，正方形孔比圆孔泄漏大，长方形孔比正方形孔泄漏大。,第32页,通风孔泄漏抑制,1,）,覆盖金属丝网,将金属丝网覆盖在大面积通风孔上，能显著地预防电磁泄漏。金属丝网屏蔽性能与网丝直径、网孔疏密程度、网丝交点处焊接质量及网丝材料导电率相关。,金属网网孔越小，金属丝导电性越好，屏蔽效果越好。,第33页,2,）,穿孔金属板,普通而言，孔洞尺寸愈大，电磁泄漏也就愈大，为了提升屏蔽效能，可在满足屏蔽体通风量要求条件下，以多个小孔代替大孔，即采取穿孔金属板。,穿孔金属板通常有两种,结构形式：一个直接在机箱,或屏蔽体上打孔；另一个是,单独制成穿孔金属板，然后,安装到机箱通风孔上。,第34页,3,）,截止波导式通风孔,金属丝网和穿孔金属板在频率大于,100MHz,时，其屏效将大为降低。所以在高频段，可采取截止波导通风孔阵结构。,其优点：,工作频带宽,对空气阻力小,机械强度高。,金属波导孔通常有：圆波导、,六角形波导和矩形波导结构。,第35页,第36页,导线屏蔽,同轴电缆,对于导线屏蔽，通常在其外面套上一层金属丝编织网，做为屏蔽层。如图：中心导线称为芯线，套在外表面金属网称为屏蔽层，芯线与屏蔽层之间有绝缘材料。该导线统称为同轴电缆。,第37页,高频、高电平线屏蔽,电场屏蔽,将导线屏蔽层一端接地，使电场被限制在屏蔽层内部，就能够到达电场屏蔽效果。,但仅将屏蔽层一端接地，并不能实现磁屏蔽。,R,L,第38页,磁场屏蔽,假如使屏蔽层内流过一个电流，使其与芯线电流大小相等，方向相反，则屏蔽层中电流就会感应出一个外部磁场，该磁场与芯线所产生磁场大小相等方向相反，从而两个磁场相互抵消，其结果是在屏蔽层外部没有磁场辐射，起到了磁场屏蔽作用。,第39页,经过上面分析可知，要实现导线磁场屏蔽，应使屏蔽层能够提供一个回路电流，所以我们能够采取以下接线方式：,A,B,R,L,I,I,2,I,1,I,第40页,高频、低电平线屏蔽,当导线作为接收器，为防止其受到电磁干扰而进行屏蔽时，主要是经过使屏蔽层所组成电流回路所包围面积最小，接收外界磁通量最少，来实现。,为组成部件之间高频信号回路，屏蔽线也应两端接地。,R,L,I,I,第41页,屏蔽导线应用,1,）只要连接导线与周围电路相互影响在允许范围内，普通不使用屏蔽导线；,2,）低频或直流导线用普通塑胶线，经过加去耦电路方法去直流或低频导线中高频部分；,3,）大电流电源线也应采取隔离电缆；,4,）高电平信号线与低电平信号线不应扎在一起，以免前者干扰后者。,第42页,