مقدمة في نقاط المعرفة الخاصة بالدرع الكهرومغناطيسي EMI

بصفتك مهندسًا إلكترونيًا ، فإن الضوضاء والإشعاع موجودة في كل مكان ، وكمصمم إلكتروني ، من الضروري أن يكون لديك معرفة حول التدريع الكهرومغناطيسي EMI ، وسيتم استخدام هذه المعرفة والحلول على نطاق واسع لتحسين المعدات من التداخل الكهرومغناطيسي الخارجي.

توضح معادلات ماكسويل أنه عندما يتدفق التيار عبر موصل ، يتم إنشاء مجال مغناطيسي ، وهذا المجال المغناطيسي يخلق مجالًا كهربائيًا. تسمى الخصائص الإشعاعية للمجالات الكهربائية والمغناطيسية بالانبعاثات الإشعاعية. ستسبب هذه الانبعاثات المشعة مشاكل في الدائرة أو لوحة الدوائر المطبوعة بالكامل (PCB). في الدائرة المثالية ، تشتمل الإشارة الصادرة عن الدائرة نفسها فقط على التيار والجهد ، ولكن في العالم الحقيقي ، تعتبر الضوضاء مشكلة لا مفر منها. يحدث هذا عندما يكون هناك أي اضطراب في إشارة الدائرة. نظرًا لطبيعة الإشارات الكهرومغناطيسية ، لا يمكن تجنب وجود ضوضاء ، ولكن يمكن تقليل آثارها بشكل كبير. وتجدر الإشارة إلى أن الجهاز لن يتأثر بالأجهزة الأخرى أثناء التشغيل ، تمامًا كما لن يتأثر الجهاز بالأجهزة الأخرى ، فالحساسية الكهرومغناطيسية هي قدرة نظام الدائرة على الاستمرار في العمل عند الاضطراب. ستعتمد هذه الحساسية على مستوى الضوضاء المطبق ، والتطبيقات المختلفة ، مثل السيارات ، والطبية ، والعسكرية ، وما إلى ذلك ، لها درجات مختلفة من القابلية المغناطيسية. يجب تصميم كل دائرة أو جهاز أو نظام بشكل صحيح لتقليل مستويات الإشعاع بحيث تكون حساسة فقط للمستويات العالية من المجالات الكهرومغناطيسية.

شهادة EMC

تعد شهادة التوافق الكهرومغناطيسي (EMC) خطوة إلزامية لأي منتج ليتم طرحه في السوق ، ويجب على كل منتج اجتياز اختبار التوافق الكهرومغناطيسي لضمان تثبيته دون التأثير على أي معدات أخرى (مثل اختبار الإشعاع) وحتى في حالة وجود أنظمة أخرى حوله (على سبيل المثال ، اختبار الحساسية).

عادةً ما يتم وضع الإلكترونيات في حاويات ، وتكون العبوات المعدنية رائعة في الحد من التدريع الكهرومغناطيسي ، ولكنها غير كاملة نسبيًا. تظهر الثقوب أو الفتحات عند التقاطع بين ثنائي الفينيل متعدد الكلور والإسكان ، ويمكن أن تمر الحقول الكهرومغناطيسية من خلالها. باختصار ، التدريع EMI لتغطية هذه الفتحات أو الفتحات. بالإضافة إلى ذلك ، هناك مشكلة شائعة في العديد من تصميمات المنتجات: لا يتم النظر في شهادة EMC إلا في المرحلة الأخيرة من دورة التصميم ، وفي هذه الحالة يتم تجميد التصميم العام في هذه المرحلة ، ولا يكون لمهندسي EMC مجال لتعديل تصميم المنتج . حل المشاكل المتعلقة بالكهرومغناطيسية. لذلك ، تلعب مجموعة كاملة من الأدوات والبيئة ، دون الحاجة إلى تعديل ثنائي الفينيل متعدد الكلور مرة أخرى ، دورًا مهمًا في حماية التداخل الكهرومغناطيسي. لطالما كان التصغير والأداء العالي اتجاهًا عالميًا في تطوير المنتجات الإلكترونية ، وتتميز مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور بأوقات صعود أقصر وأقصر ودوائر رقمية أسرع وأسرع. كلما كان وقت الصعود أقصر ، زاد عرض النطاق الترددي ، وفي نفس الوقت قل طول الموجة. تنشأ مشاكل معينة عندما تكون الأطوال الموجية في الدائرة قابلة للمقارنة مع الأبعاد المادية لثنائي الفينيل متعدد الكلور. إذا كانت هذه الأطوال الموجية صغيرة بما يكفي ، فقد تصل إلى الخارج وتتسبب في حدوث تداخل مع المعدات الأخرى. يمكن إغلاق هذه الفتحات بدرع EMI (أي باستخدام مواد مغناطيسية تساعد في تغطية هذه الثقوب الصغيرة وتحسين تأثير قفص فاراداي للحاوية الميكانيكية).

حساب فعالية التدريع EMI وعمق الجلد

يأتي عدد لا يحصى من دروع التداخل الكهرومغناطيسي بمواد وأشكال مختلفة ، ولكن الهدف النهائي بشكل عام هو حصر المجالات الكهرومغناطيسية. يعمل عنصر التدريع كحاجز ضد الإشعاع الكهرومغناطيسي ، في الواقع ، عملية طريقة التدريع هذه لها توهين كبير ، والذي سيعتمد على الموجة الكهرومغناطيسية ومادة عنصر التدريع. عندما تضرب الأمواج مادة التدريع ، تتولد موجتان جديدتان وتنعكسان وتنقلان. لذلك ، سيتم تقسيم طاقة الموجة الساقطة إلى هاتين الموجتين. المكون المرسل هو المكون الرئيسي ذي الصلة ، وسوف تمر الموجة عبر مادة التدريع إلى الخارج. ستحدد فعالية الدرع قدرته على إضعاف هذا المكون. عمق الجلد هو المسافة التي يمكن أن تقطعها الموجة قبل أن ينخفض ​​اتساعها إلى 1 / e ، وهي معلمة تعتمد على عوامل نفاذية المواد والتردد والمقاومة ، ويمكن تقريبها بالتعبير التالي:

ملحوظة: σ تمثل الموصلية ، μ تمثل النفاذية ، F تمثل التردد

الغرض من استخدام مادة التدريع هو تقليل اتساع الموجة بعد مرورها. لذلك ، من المهم للغاية اختيار نوع المادة المناسب وسمكها t لضمان تخفيف جميع ترددات النظام. يعتمد مدى جودة أداء مادة التدريع في هذه المهمة على فعالية التدريع (SE) على النحو التالي:

ملحوظة: المصطلح الأول يمثل خسارة الانعكاس ، ويمثل المصطلح الثاني خسارة الامتصاص.

أنواع التدريع بالتداخل الكهرومغناطيسي سيعتمد نوع التدريع بالتداخل الكهرومغناطيسي بشكل كبير على نوع المنتج والمتطلبات الكهرومغناطيسية والظروف البيئية. أكثر دروع EMI شيوعًا هي كما يلي: - جوانات EMI - أشرطة حماية EMI - مشابك معدنية - خزانات محمية حشيات EMI تستخدم حشيات EMI لتغطية الثقوب الدقيقة غير المنتظمة الموجودة بين سطحين ميكانيكيين. تحسين الاتصال الأرضي. لديهم أقسام لزجة والعديد من الملامح بحيث يمكن أن تتناسب بسهولة مع أنواع مختلفة من المفاصل الميكانيكية.

يعد شريط EMI Shielding Tape EMC هو الخيار الأول عندما تريد التأكد من تغطية جميع الميكروفيات ، ولكن ليس لديك مساحة رأسية كبيرة لخيارات مثل حشوات EMI. تحتوي هذه الأشرطة على مادة عالية التوصيل (مثل النيكل أو النحاس) في الأعلى ولصق على الجانب الآخر.

المشابك المعدنية يحتاج أي جهاز إلى سلك أرضي قصير وعريض ومباشر ، وإذا لم يتم هذا الاتصال بشكل جيد ، فسوف تتشكل أحاديات القطب غير المرغوب فيها ، والتي ستولد مجالات كهرومغناطيسية مشعة. تعمل المشابك المعدنية على تحسين هذا الاتصال وتقوية الاتصال الميكانيكي. الخزانات المحمية بالنسبة لمصادر التداخل مثل وحدات المعالجة المركزية ووحدات التخزين المرحلية ومستويات تردد الراديو (RF) ، يعد خيارًا ممتازًا لاستخدام خزانات الحماية للدرع الفردي على طبقة PCB.

الخلاصة تصدر جميع الدوائر إشعاعًا كهرومغناطيسيًا ويمكن إشعاعها بسهولة بواسطة دوائر أخرى. يمكن أن يكون الحصول على الشهادات اللازمة لطرح منتجك في السوق عملية اختبار مؤلمة. تعد الأشكال والأنواع المختلفة من التدريع بالتداخل الكهرومغناطيسي أساسية لحل مشكلات التداخل الكهرومغناطيسي.