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1、机箱EMC结构设计1. 引言随着科学技术的迅速发展，现代各种电子、电气、信息设备的数量和 种类越来越多，性能越来越先进，其使用场合和数量密度也越来越高。 这就使得电子设备工作时常受到各种电磁干扰，包括自身干扰和来自 其它设备的干扰，同时也对其它设备产生干扰1。在这种情况下，要保 证设备在各种复杂的电磁环境中正常工作，则在结构设计阶段就必须 认真考虑电磁兼容性设计。如果忽视了这个问题,到新产品使用时，干 扰问题就会暴露出来。所以及早地解决电磁干扰问题是电子设备机箱 结构设计时必须考虑的重要环节。2. 理论基础电子设备结构中常见的电磁干扰方式主要有传导干扰和辐射干扰两种 所以电磁兼容（EMC ）设
2、计的主要方法有屏蔽、滤波、接地等。2.1屏蔽电磁屏蔽是利用金属板、网、盖、罩、盒等屏蔽体阻止或减小电磁能 量传播所采取的一种结构措施。常用的方法有静电屏蔽，磁屏蔽和电 磁屏蔽。电子设备结构设计人员在着手电磁兼容性设计时，必须根据 产品所提出的抗干扰要求实行有针对性的电磁屏蔽设计。屏蔽通常有 静电屏蔽、磁屏蔽和电磁屏蔽三种。2.2滤波电路中的干扰信号常常通过电源线、信号线、控制线等进入电路造成 干扰，所以对公用电源线及通过干扰环境的导线一般均要设置滤波电 路。2.3接地接地问题在电磁兼容性设计中也是一个极其重要的问题，准确的接地 方法能够减少或避免电路间的互相干扰。根据不同的电路可用不同的 接地
3、方法。通常组合单元电路接地有串联一点接地、并联一点接地和 多点接地三种方式。整机接地方式也是保障产品电磁兼容性的主要措 施之一。因为其功能不同，故电路差别甚大，接地状况也不大相同。 一般常用的方法是：将模拟电路、数字电路、机壳分开，各自独立接 地，避免相互间的干扰，最后三地合一接入大地，这种方式较好地抑 制了电磁噪声，减少了数字信号和模拟信号之间的干扰。3. 机箱EMC的结构设计一电子设备中的机箱，机箱有电源线、信号线、控制线等的穿入及穿 出以及散热用的通风孔、调节用的调节孔、显示窗等，同时机箱也是 由多个零件组合而成，各部分的连接处难免有泄漏。如何抑制电磁能 从上述因素中泄漏，就成了电磁兼容
4、性的关键。在这里仅介绍几种结 构设计中比较简单可行的方法：3.1缝隙的屏蔽缝隙指的是连接后要拆卸的，如机箱上下盖、前后面板和箱体的连接 缝，这类连接通常用螺钉来紧固。这类情形增加屏蔽效能的途径有如 下：（1）增加缝隙深度，也就是增加箱体与盖板的配合宽度。（2）在结合处加入导电衬垫或者提升结合面的加工精度，即减少缝 隙长度。一般比较经济的办法是在接合面安装导电衬垫。这样既能够 减少缝隙泄漏，又不要求接合面有极大的加工精度。（3）接合面上涂上导电涂料：在用螺钉、铆钉紧固的交叠接缝处， 因为配合表面微观上是凹凸不平的，接合面上只能是部分点接触；而 导电涂料是一种呈流体状的液体，极易流入缝隙，填补结合
5、面上的不 平部位，可显著地改善接合处金属之间的电接触使用时应先把接合面 上的不导电物质清除干净。对于那些易遭腐蚀的接缝也可用这种涂料 来减小腐蚀。如果接缝的配合表面过于粗糙，孔隙很大，应先用导电 填隙料把孔隙填平。导电填隙料具有如同油灰的粘稠性，可像刮底漆 那样嵌撵。（4）缩短螺钉间距：接合面不加导电衬垫时，应在结构可能的条件 下尽量增加连接螺钉数量，减小螺钉间距，使缝隙长度相对应减小。3.2通风孔的屏蔽3为了满足机箱内部通风散热的要求，有时必须在箱体上开设通风孔。 所以，也必须对通风孔实行电磁屏蔽，这类情形增加屏蔽效能的途径 有如下：（1）窗口上覆盖金属丝网：金属丝网覆盖在通风孔上的结构形式
6、有 两种，一种是采用焊接方式安装，这种方法使金属网与屏蔽体之间有 良好的电接触，但工艺复杂，金属网性能变坏以后又难以更换，且焊 接时易破坏周围的保护层，所以很少采用这种方法。另一种是采用环 形压圈通过紧固螺钉把金属网安装在屏蔽体的通风孔上。安装之前， 应把配合面上的绝缘层、氧化层、油垢等不导电物质除去，并应安装 充足数量的螺钉以获得连续的接触。这种安装方式，只要在结构和工 艺上仔细考虑，即可使金属网与屏蔽体之间获得良好的电接触，所以 应用比较广泛。（2）用穿孔金属板作通风孔：用很多小孔代替大口径的通风孔是提 升屏蔽效能的有效方法，它能够直接在屏蔽体上开很多小孔，亦可单 独制成穿孔金属板安装到屏
7、蔽体的通风孔上。与金属网相比，穿孔金 属板的特点是屏蔽体性能稳定，因为它不存金属编织网固有的网丝交 叉点接触电阻不稳定的问题。在屏蔽壁上直接开小口径通风孔,具有结 构与工艺简单、成本低等优点，实际应用已较普遍。（3）采用截止波导式通风窗：金属丝网和穿孔金属板在较高频下屏 蔽效能都要下降,特别是当孔眼尺寸与电磁波波长可比拟时，则孔眼将 引起严重的泄漏。在较高频以上，欲有高的屏蔽性能，且通风良好， 可采用截止波导式通风孔板（如蜂窝状通风孔板），它与金属丝网和穿 孔金属板相比有如下优点：工作的频段宽，即便到微波频段仍有较高 的屏蔽性能；对空气的阻力小，风压损失少；机械强度高，工作可靠 稳定。3.3表
8、头孔的屏蔽电子设备的机箱面板上往往装有指示电参数的表头，安装表头需在面 板上开相对应尺寸的孔。为防止从表头孔中泄漏电磁能量，结构上有 两种方法可供选用：（1）在表头背面实行附加屏蔽，且在面板和屏蔽体之间加入导电衬 垫以减少缝隙，改善电接触，穿入屏蔽体的表头引线由装在屏蔽体上 的穿心电容引入，使引线感应的干扰信号旁路到地。（2）表面上覆盖导电玻璃：表面覆盖导电玻璃盖时，必须确保导电 玻璃的导电层与面板有良好的电接触，通常在连接处加入导电衬垫。 因为导电玻璃主要对电场和高频电磁场有屏蔽作用，所以表头本身最 好具有屏蔽作用，或者采用带有细金属网夹层的导电钮子开关和指示 灯的附加屏蔽玻璃，这样对磁场也
9、有一定的屏蔽效能。3.4开关、指示灯的屏蔽电子设备的机箱面板上均装有电源开关或工作状态的转换开关。较常 用的有两类，一是钮子开关，二是按钮开关。它们都能够泄漏电磁能 量。钮子开关的防泄漏安装结构是在面板与开关端面间衬入导电衬垫。 按钮开关和指示灯的防泄漏可采用附加的屏蔽罩。引线的穿入处应采 用穿心电容或插针式滤波连接器，防止电磁能量通过引线泄漏。较简 单的指示灯屏蔽可在灯罩上覆盖导电玻璃。并使导电玻璃与面板保持 良好接触。3.5显示屏的屏蔽带有阴极射线管的电子设备,如示波器、计算机终端监视器等，在阴 极射线管的开口处电磁能量很容易泄漏，把阴极射线管的屏蔽罩与机 箱连成一个整体，并保持电气上的连
10、续性。若阴极射线管屏蔽罩采用 铁磁性材料，则能有效地实现磁屏蔽，使显示的图像不受周围杂散磁 场的影响。对于信息处理设备的终端显示器来说，因为它的主要目的 是防止信息的泄漏，采用上述屏蔽措施是远远不够的。对于信息设备 的显示器，防止周围干扰磁场不是主要目的，关键是要防止信息从显 示器屏幕的开口处向外界泄漏，所以必须对显示器屏幕实行屏蔽。它 还要求屏蔽层有一定的透光性，不影响观察。常用的方法有两种：（1）屏幕上覆盖导电玻璃或导电塑料，使导电玻璃的导电层与机箱 有连续的电接触。这种方法对屏蔽电场和平面波场较为有效，但对磁 场几乎没有屏蔽作用。（2）屏幕上覆盖金属丝网或导电玻璃与金属丝网的复合层。要求
11、金 属网不影响观察，为了提升屏蔽效能，最好把交叉点都焊上。采用金 属网与导电玻璃复合层既能屏蔽磁场（交变的），也能屏蔽电场和平面 波场。3.6电源线的处理屏蔽机箱的电源线必须通过电源滤波器才能引入机箱，滤波器应有良 好的屏蔽。安装时要注意两点：（1）滤波器应安装在电源线的入口处。（2）电源滤波器的安装不能破坏机箱的屏蔽，所以滤波器屏蔽罩必 须与机箱壁板有连续而良好的电接触。3.7保险丝座的屏蔽单个保险丝座的屏蔽用金属帽盖把保险丝座覆盖起来，帽盖内装弹性 簧片使其与机箱有良好的电接触。多个保险丝座的屏蔽把设备的所有 保险丝集中起来，用附加屏蔽罩将其屏蔽，附加屏蔽罩的结构和安装 与表头孔的附加屏蔽
12、相似。4. 总结电磁兼容性（EMC ）是系统设计中不可忽略的问题，直接影响到系统 设备工作的可靠性、稳定性和品质指标。本文所述的方法是从设备结 构设计方面考虑的，涉及到屏蔽、滤波、接地等相关的问题，与电路 设计相辅相成，缺一不可。在实际设计中，应根据各干扰源的性质及 设备所处的工作环境，与电路设计人员一起采取相对应的措施。同时 在结构设计中要充分注意采取措施的稳定性与持久性，避免代价昂贵 和费时的返工，从而取得最佳设计效果。【摘要】EMC设计是电子设备设计中的重要环节。本文依据EMC的基 本原理，综合考虑了屏蔽材料、屏蔽方式、缝隙和孔的处理等诸多因 素，结合机械加工的手段和工艺，对机箱EMC的结构设计方法实行分 析和探讨。【关键词】机箱；电磁屏蔽；结构设计机箱 EMC 结构设计
