EMI ekranlama teorisi ve uygulamaları

Farklı taleplere yönelik uygulamalarda ekranlama

Giriş

Günümüzde, elektronik endüstrisindeki her şirket CE/EMI talepleriyle karşı karşıyadır. Elektronik cihazların kullanımı artmıştır. Bu nedenle geniş aralıklardaki frekanslara maruz kalma gibi durumlar söz konusu olabilmektedir. Radyasyon ve bağışıklık, yeni ürünlerin geliştirilmesinin erken safhalarında dikkate alınmalıdır. Çoğu durumda, EMI sorunları tek başına PCB düzeyinde çözülemez ve bunun yerine muhafazaların ve kabloların da korunması gerekir.

Ekranlama uygulama talebi için yasal gereklilikler ve diğer nedenler

Ekranlama CE veya FCC gibi organlar tarafından verilen yasal gerekliliklere uymak veya elektromanyetik paraziti önlemek için hızlı bir yoldur. Koruyucu çözümlerimiz, EMI taleplerine uymadan önce zaman alıcı bir gelişme gerektirmediğinden maliyet açısından uygundur. Ekranlama tipik olarak, içindeki elektrikli cihazları harici etkilerden ve kabloların çalıştığı ortamdan izole etmek için kullanılır. Bir şirket seri ürün pazarına giriş yapmak isterse ve emisyonlar belirtilen sınırları aşarsa, uygulanması kolay ekranlamalar yaygın olarak kullanılan bir çözümdür. Ekranlamalar, yüksek radyasyon veya hassasiyet seviyelerine sahip cihazlar veya modüler muhafazalar gibi bu seviyelerin önceden bilinmediği ürünler için kullanılabilir. Ekranlamalar, bulunduğu ortamdan etkilenebilecek, hassas ölçümlerle çalışılan durumlarda kullanılır. Ekranlama, günümüzdeki emisyon standartlarını karşılamak için elektronik endüstrisinde yaygın bir fenomen ve gerekliliktir.

Ekranlanmış muhafazaların tasarımında dikkate alınması gereken hususlar

Malzemeler ve korozyon

Elektromanyetik ekranlama için en ucuz malzemeler galvanizli çelik ve alüminyumdur. Günümüzde kabinlerin ve muhafazaların% 90'ı bu malzemelerden yapılmaktadır. Bu nedenle 6800 serisi Amucor Shield diye isimlendirdiğimiz özel bir materyal geliştirdik. Amucor hem galvanizli çelik, hem de alüminyum ile uyumludur. Malzeme aşındırıcı atmosfer etkilerine maruz kalacaksa, paslanmaz çelik, pirinç veya alüminyum kromat tabakasıyla (alokrom 1200) temasını önlemek daha iyi bir çözümdür.

Korozyon koruması denize yakın uygulamalar (tuzdan dolayı) ve dış mekanlardaki uygulamalar için çok önemlidir. Conta malzemesinin kullandığınız yapı/muhafaza malzemesiyle uyumlu olması da önemlidir.

Tavsiye ve doğrudan destek için: +90 (312) 468 93 13 numaralı telefonu arayabilir; [email protected] adresine e-posta ile mesaj gönderebilirsiniz.

Muhafaza malzemesinin kalınlığı

0,1 mm'lik bir kalınlık, 1 MHz'in üzerindeki frekanslardan etkili bir şekilde kalkan hale gelmek için yeterlidir. 30 kHz ve daha düşük frekanslarda daha iyi bir manyetik iletkenlik (ve girdap akıntılarıyla uğraşırken elektrik iletkenliği) olan malzemeleri kullanmalıdır. Bazı durumlarda daha kalın malzemeler gerekebilir.

Örneğin, bir EMP askeri depo/silo, 6 mm kalınlığında bir malzemeden yapılır. Bu depo/silo 10 kHz'lik frekansları 80 dB'lik bir zayıflatma ile koruyabilmektedir. Bir transformatörden (sağlık risklerine neden olabilecek veya makinelerin işletim sistemini etkileyebilecek) etkileri sınırlamak için 50 Hz civarına frekanslara karşı korumanın yapılması gerekiyorsa, yoğun metal katmanları ve Mu-ferro adı verilen özel bir materyalin kullanılması düşünülmelidir (bkz. Manyetik koruma). Muhafazaları koruma hakkında daha fazla bilgi için bkz. Https://www.faradaycages.com.

Muhafazalardaki açıklıkları önleme

Özellikle 5 kHz'in üzerindeki frekanslarda, muhafazadaki boşlukları önlemek önemlidir. 100 MHz ila 40 GHz arasında değişen yüksek frekanslar, muhafazadaki küçük boşluklara karşı çok hassastır. Frekans ne kadar yüksek olursa, kalkan deliklerinden ve boşluklardan kaçınmak için daha fazla dikkat edilmelidir. Yumuşak ve esnek contalar oynamaya başlar. Conta sadece yüksek iletkenlik sağlamamalı, aynı zamanda düşük sıkıştırma kuvveti ile birlikte muhafaza ile sürekli elektriksel teması sağlamalıdır.

Montaj yerleri, menteşeler ve kilitler arasındaki mesafe

Ultra Yumuşak Ekranlama ürünleri, V-şekilli contalar gibi özel ve esnek contalar tasarladık. Bu contalar, bağlantı noktaları arasındaki ve menteşelerin yakınında herhangi bir bükülmeyi önler. Muhafazaya yapılacak herhangi bir köklü değişiklik yapılması gerekmediğinden ve ilave bağlantı elemanlarına ihtiyaç duyulmadığından maliyet açısından etkili bir çözümdür.

Uygulamanız için hangi contanın uygun olacağı konusunda size bir fikir vermek için, talebinize ait bir çizim göndermenizi rica ederiz. Çizimleriniz boyutlar, gereken miktar, muhafaza malzemesi ve muhafaza malzemesinin sertliği bilgilerini içermelidir. Her çeşit koruyucu uygulamayla geniş tecrübeye sahibiz ve günlük olarak 50'den fazla tasarım görüyoruz. Uzmanlarımız, herhangi bir uygulama için doğru türden contayı seçmenize yardımcı olabilir ve tavsiyeleri ücretsizdir.

İstediğiniz miktarda contalar üretebiliriz. Sadece bir conta veya bin adet olsun. Tüm contalar sizin şartnamenize veya taleplerinize göre yapılabilir.

Çiziminizi [email protected] adresine e-posta ile gönderebilirsiniz.

Galvanik korozyon

Contanın dışındaki iletken tabaka, yapı içindeki elektrik iletişimi zayıflatacak galvanik korozyondan kaçınmak için yapı malzemeleri ile aynı galvanik aralıkta olmalıdır. Böyle durumlar, ekranlama performansını düşürecektir. Genellikle kullanılan kriterler: Sert ortamlar (tuz spreyi / hava şartlandırma) için 0.3 Volt'dan fazla olmamalı, tehlikesiz ortamlar (kapalı alanlar, sadece tuzsuz yoğunlaşma) için 0,5 Volttan fazla olmamalıdır.

The graph indicates which gasket material is most suitable for a given enclosure material
Çevre düzeni:
Belirli bir muhafaza malzemesi için hangi conta malzemesinin en uygun olduğunu belirtir.
Metal raf ve muhafazaların örnekleri
When you want to EMI shield an aluminum housing, we recommend using 6800 series Amucor shielding gaskets
Alüminyum gövdeler:
Bir alüminyum gövde EMI korumalı olmalıdır, 6800 serisi Amucor koruyucu contalar öneririz.
Stainless steel housing
Paslanmaz çelik muhafazalar:
Paslanmaz çelik bir muhafaza EMI korumalı olmalıdır, 6800 serisi Amkor koruyucu contalar veya bazı durumlarda 7400 serisi Ultra yumuşak ekran kullanmanızı öneririz.
Metal raflar:
Metal bir rafın EMI koruması için 6800 serisi Amucor koruyucu contalar veya bazı durumlarda 7400 serisi Ultra yumuşak ekran kullanmanızı öneririz. Havalandırma kanallarını (havalandırma açıklıklarını) korumak için 9500 serisi Honeycomb havalandırma panellerini öneriyoruz. Camın dolabın içinde kalmasını sağlamak için, 9000 serisi Mesh folyolarını kullanmanızı öneririz.

Contaların iletken örtüleri ile aynı galvanik aralıkta bir temas yüzeyi elde etmek için sırtta kendinden yapışkanlı iletken bir bant uygulanabilir. Kasa boyanacak ise, bant hafifçe daha küçük genişlikte bir maskeleme bandı ile donatılabilir. Bu bantlar, iletken bandı kenarları boyunca örter ve bu da yapışma ve aşınma direncini arttırır.(Şekil 1).

EMI shielding tape and masking tape
Şekil 1. EMI ekranlama bandı ve maskeleme bandı

Galvanik korozyondan kaçınmanın bir başka yolu, korozif çevresel etkilerin EMI-ekranlama contasına ulaşmasını, örneğin bir EMI contası ile bir su izolasyonu birleştiren bir conta yoluyla önlenmesidir (Şekil 2).

7300 series EMC/IP Gaskets, water sealing EMI gaskets for screwed applications like panels, displays and windows 7300 series EMC/IP Gaskets, water sealing EMI gaskets for screwed applications like panels, displays and windows
Şekil 2. Paneller, vitrinler ve pencereler gibi vidalı uygulamalar için su geçirmez EMI contalar 7300 serisi EMC / IP Contalar

EMI-shielding conta üreten bazı firmalar korozyonu önlemek için, contanın dış tarafında karbon içeren tabakalar kullanmaktadır. Ne yazık ki, bu karbon katmanlı contalar, yapının temas yüzeylerinde korozyona neden olacak yaygın olarak kullanılan birçok yapı malzemesi ile galvanik olarak uyumlu değildir. Güçlendirilmiş Amucor® folyosunun iletken bir katmanı olan EMI-korumalı contalar, çinko kaplı çelik ve alüminyum gibi malzemelerle uyumludur ve dolayısıyla galvanik korozyonu önleyecektir.

EMI ve frekanslar

Elektromanyetik girişim, radyasyon ve / veya iletim yoluyla aktarılabilir. İletim, 30 MHz'in altındaki frekanslarda önemli bir rol oynamaktadır. Düşük frekanslardan istenmeyen etkileri önlemek için, kablolar ve muhafazalar manyetik olarak iletken malzemeler ile korunmalıdır. Frekans aralıkları değiştikçe, ekranlama kalınlığı da ona göre değişecektir.

Yüksek frekanslarda koruma sağlamak için (HF koruması > 40 MHz), yüksek iletkenliğe sahip çok ince bir tabaka yeterli olacaktır.

Boşlukları önlemek için contalar kullanın

Frekans ne kadar yüksek olursa, dalga boyu o kadar kısa olur. Bu, frekanslar arttıkça tolere edilebilir boşluk boyutlarının azalmasına neden olur. Başka bir deyişle: kapılar, paneller ve diğer parçaların elektriksel olarak her iki taraftan (boşluklar olmadan) bağlanması gerekir. Bunu yapmanın en kolay yolu, çok iletken EMI korumalı contalarımızdır. Bu contalardan çoğu, kolay montaj için kendinden yapışkanlıdır.

Avoid Gaps
Şekil 3. Daha yüksek frekanslarla çalışırken bunlar gibi boşluklardan kaçının

Uygun contayı seçmek için birkaç husus dikkate alınmalıdır:

  • Yapının sertliği
  • Bağlantılar arasındaki mesafe
  • Kullanılan yapı malzemeleri
  • Yapının sık sık açılıp kapatılması gerekip gerekmediği, sabit veya menteşelerle uygulama

Contanın sertliği, yapının sertliğine ve sabitleme arasındaki mesafeye bağlıdır. Conta çok sert ise, kapıyı, kapağı veya paneli saptırır ve bu kapak onları engellemek yerine boşluklara neden olur (Şekil 3). Özellikle kapılarda, düşük sıkıştırma kuvveti ve yüksek iletkenlik ile çok büyük sıkıştırma aralığını birleştiren birkaç çeşit conta geliştirilmiştir. Bu contalar, yapının değiştirilmesine gerek kalmadan çoğu durumda kullanılabilir. Aşağıdaki conta seçim diyagramı, uygun conta malzemesinin belirlenmesinde yardımcı olabilir.

Indicative gasket selection graphic
Genel conta seçim grafiği

Koruyucu kapılar ve kapaklar

Kapıları ve kapakları korumak için doğru esnekliğe sahip conta kullanmak önemlidir. Conta çok katı olduğunda, kapak veya kapı bozulabilir. Bu durum küçük boşluklar meydana getirir ve ekranlama/muhafaza yüksek frekanslardan koruma kabiliyetini kaybeder. Kapı ve diğer açıklıklar ile muhafazanın geri kalanı arasındaki kusursuz temas, yüksek frekanslar için ekranlama bütünlüğünün korunması açısından çok önemlidir.

Aşağıda, EMI contaları olan bazı yapı örnekleri verilmiştir. Her yapı, kendine uygun ve doğru tipteki EMI contasını gerektirmektedir.

Gasket for wooden doors
İletken bir örtme plakasına sahip ahşap kapılar için yumuşak bir conta örn. 7400 serisi Ultra yumuşak ekran, genellikle ekranlama bütünlüğünü korumak için kullanılır.
Gaskets for metal doors
İletken metal Faraday kafes kapılarında, 8700 serisi V-şekilli conta veya 2000 serisi Be-Cu fingerstrip en sık kullanılan ürüdür. 
gaskets for screwed lidsgaskets for screwed lids
7000 serisi Standart koruma genellikle vidalı kapaklarda kullanılır.
Continuous gasket with cut-out to form anglesAngle of continuous gasket Continuous gasket
EMI conta sürekli olması gerektiği durumlar için, 8000 serisi Sonsuz contayı geliştirdik.
Bu conta, su yalıtımlı (7300 EMC / IP) olarak da temin edilebilir.
O-profile watertight gasket
Göreceli olarak küçük ve su geçirmez bir conta gerekiyorsa, 5750 Elektrik iletken lastik "O" profilleri temin edebiliriz.
Illustrative customized gasket Illustrative customized gasket Illustrative customized gasket Illustrative customized gasket
İstisnai uygulamalar için, istediğiniz herhangi bir şekil, ebat ve boyutta conta siparişlerinizi (8800 serisi Özel EMC / EMI) üretebiliriz.

Vitrinler / pencereler

Yapı parçaları arasındaki bağlantıların yanı sıra, görüntüler ve havalandırma panelleri de ekranlanmalıdır. Ekranlar, HF koruması (> 30 MHz, Şekil 4) için püskürtülmüş şeffaf iletken bir kaplama veya yüksek kaliteli düşük frekanslı ekranlama için ince metal bir tel örgüyle sağlanabilir (Şekil 5). Şeffaf iletken kaplama folyo üzerinde (kolaylıkla bükülebilir ve bir pencere üzerine yapışır), cam (standart pencere) veya diğer malzemeler (ağır iş amaçlı) ile sağlanmaktadır. Tel örgülü pencereler de dahil olmak üzere diğer pencereler ve ekranlar için burayı tıklayın. Mevcut vitrininiz / vitrinleriniz varsa ve bunları püskürtülmüş iletken bir tabaka ile kaplamak istiyorsanız, lütfen bizimle iletişime geçin, olasılıkları birlikte inceleyelim.

Sunum gösterge ve ekranlarının korunması esnasında optimum zayıflatmayı garanti etmek için, muhafazanın ekranlama korumasına temas edilmelidir. Bu detay iletken kendinden yapışkanlı bir conta veya metal bant ile sağlanabilir.

EMI Shielded window coated with conductive layer
Şekil. 4. İletken şeffaf folyo ile koruması temin edilerek, metal bant ile ekranlaması tamamlanmış ve bağlantısı sağlanmıştır.
Shielded window with conductive wire mesh
Şekil. 5. Çok ince metal tel kafesli korumalı gösterge ekranı, EMI korumalı bir conta ile bağlanmıştır.

Havalandırma delikleri için ekranlama

Havalandırma panelleri genellikle Alüminyum Honeycomb delikleri ile korunur. Bunlar, minimum hava akımı kaybıyla mükemmel ekranlama performansı sunar. En iyi korumaya, çapraz hücreli petek filtresi delikleri denir. Bu delikler 90° döndürülmüş iki veya daha fazla alüminyum petek katından oluşur (Şekil 6). Peteklerde genellikle sağlam bir alüminyum çerçeve ve yapı ile optimum temas için 2-5 mm'lik bir conta tedarik edilir.

Honeycomb vent
Şekil. 6. Hücreler arası petek havalandırma deliği

Kablo kalkanı

Güç ve sinyal kablolarını radyasyon yayılmalarına karşı korumak isterseniz, kalkanlanmaları veya filtrelenmeleri gereklidir. Ekranlama kabloları koruyucu tüplerle kaplanarak veya iletken materyalleri sararak sağlanabilir. Hazır ekranlanmış bir kablo da bu işi yapabilir. Koruyucu bir tüp, içi boş örgülü metal telden oluşur; bu telin üzerinden kablo veya kablolar demeti onları korumak için çekilebilir. Sarma örtüsü, bir kablo veya kablo demetinin etrafına sarılan örme metal tel banttır. Sargı tüpleri ile sargı yönteminden daha kolay yan dalları oluşturmak mümkündür.

Kablo kalkanı her zaman muhafazanın ekranlamasına düzgün şekilde bağlanmalıdır. Aksi takdirde zayıflama düşer ve muhtemelen yetersizdir. Yoğun kullanılan ve askeri uygulamalar için, korumalı kablo rakorları ve özel olarak tasarlanmış kablo giriş sistemleri mevcuttur. İki farklı kablo girişi kalkanı geliştirdik. Bunlardan ilki, bir yuvanın (4910 - Kablo girişi kalkanı) üst ve alt taraflarında iki saçaklı EMI conta içeren ürün; ikincisi, delikleri olan bir yuvanın önüne monte edilecek bir temas plakası (4930 - Yüksek performanslı kablo giriş koruyucusu) üzerinden kabloları geçirmek suretiyle kullanılan türüdür. Yüksek performanslı temas plakası giriş kalkanı gaz ve su geçirmez hale getirilebilir. Plaka sistemi daha yüksek performansa sahiptir. Ancak saçak sistemi ile, bilahare kablolar eklemek daha kolaydır.

Koruyucu kaplaması olmayan kabloların da anten gibi davranmasını önlemek için ekranlı muhafazanın dışında kalkan olması gerektiğini lütfen unutmayın. EMI kalkanında böyle bir sızıntı, bir güç veya sinyal hattı filtresi takarak veya başka bir korumalı muhafaza ile ve daha kısa kablolarla uğraşıyorsanız, sargı kalkanı veya koruyucu tüp kullanarak önleyebilirsiniz.

4910-Cable entry4930-High performance cable entry 
Şekil 7. Koruyucu kalkan girişleri

Konektör koruması

Kablolarla ilgili yukarıda söylenenler de konektörler için geçerlidir. Ayrıca ekranlanmış veya filtrelenmelidir ve muhafaza ile iletken temas kurmaları gerekir. Bağlayıcı contalar bu gibi bağlantıları kolayca sağlayabilir. Bunlar, 1 mm kalınlığında kalıp kesim malzemesinden oluşur ve müşteri talimatlarına göre kolaylıkla imal edilebilen ve az ek kalıp maliyeti ile imal edilmektedir (Şekil 8). Standart boyutlar da mevcuttur.

Connector gaskets
Şekil 8. Bağlantı contası

Devre seviyesinde ekranlama

Girişim oluşturan parçalar, kısa devreyi önlemek için içeride bir izolasyon katmanı bulunan Mu-bakır koruyucu folyodan veya plastik saplamalardan oluşan katlanmış bir ekranlama kutusu şeklinde ambalajlanabilir (Şekil 9). Katlanmış koruyucu kutu ve alternatif hazır bir yuva için 1900 serisi EMI ekranlama muhafazalarına bakınız.

housing of shielding foil1900 series housing1900 series EMI shielded housing
Şekil 9. Tam kesim (die-cut) koruma folyosu ve 1900 serisi EMI muhafaza  kutusu

PCB'leri ve tek tek bileşenleri koruma durumlarında, bölmeler oluşturmak için, dikey olarak yerleştirilmiş metal şeritleri (örneğin Mu-bakır veya Mu-ferro) PCB'ye lehimleyerek ihtiyaçlar karşılanabilir. Bu bölmeler, esnek kalıp kesici folyo kapağı eklenerek veya şeritlere karşı yumuşak iletken bir köpük tabakası basarak kapatılır (Şekil 10/11). Bu seçenek, birçok bölmenin yalnızca tek bir kapakla korunmasını sağlar.

1600 fixed PCB shieldingWay of closing the fencing
Şekil 10/11. İletken köpük kapağı ile kapatılabilen devre kartında EMI korumalı çitler

Radyasyon kaynağı veya EMI'ye duyarlı bileşen biliniyorsa, belirli bileşen veya bileşenler için ekranlama uygulanabilir. Kaynaktaki korumanın en iyi yolu, özel olarak geliştirilmiş 1500 serisi PCB koruma sistemimizle PCB üzerindeki engelleyici parçayı veya hassas parçayı korumaktır.

PCB shielding PCB shielding
Şekil 12. 1500 serisi PCB koruyucu kutularımızla PCB seviyesinde ekranlama - koruyucu kılıfı hassas çiplerin üzerine yerleştirmeniz yeterlidir.

Tüm yüzeylerin ve bir odanın ekranlanması

Bazı durumlarda mekan duvarlarını Mu-ferro gibi metal folyolarla örtmek suretiyle, tüm odayı korumak arzu edilebilir. Örneğin tıbbi ve askeri uygulamalarda, çok hassas ölçümleri gerçekleştirmek üzere tasarlanmış odalarda bu durum bir zarurettir. Adli tıpta, cihaz incelemeleri sırasında çevre etkilerinden tamamen engellenmesi gerekiyorsa, bu teknik çözüm talep edilebilmektedir.

Mu-copper Faraday cage can be made to fit any type/shape/size of room
Mu-ferro Faraday kafesleri oda tipine / şekline / boyutuna uyacak şekilde yapılabilir.

IP derecelendirmeleri

Birçok uygulama için bir IP derecesi gereklidir. Asıl soru, "hangi IP derecelendirmesi" olacaktır. İstenen sonuç için hangi IP derecesine ihtiyacınız olduğunu bulmanıza yardımcı olmak için tüm IP derecelendirmelerini net bir tabloya koyduk. IP derecelendirme tablosuna bakabilirsiniz.

Saatle eşzamanlama hızlarının arttırılması

Günümüz PC'lerinde ve iş istasyonlarında saatle eşzamanlama hızlarının yüksek olması sonucunda elektromanyetik girişim (EMI) giderek yaygınlaşmaktadır.
Bu düzenleyici kurumları, PC'ler ve saati kullanabilen ve emisyon üretebilecek herhangi bir elektronik enstrüman tarafından üretilen elektromanyetik radyasyona sınır koymaya zorladı.

Elektromanyetik Parazit Analizi

Saatler, veriler, adres ve kontrol gibi keskin kenarları olan hemen hemen tüm elektrik geçişleri elektromanyetik radyasyon üretir. Performans gereksinimleri arttıkça, saat hızları da artmıştır. Geçiş kenarı veya mühendislik terimlerinde, dönme hızı, kurulum ve bekletme süresini karşılamak daha zor hale geldiğinden oldukça hızlı hale geldi.

Saatler artık devre kartlarındaki bir veya iki cihazla beslenmiyor. Aksine, devrenin her yanına dağıtılırlar. Ayrıca, artan bellek gereksinimleri ve saat hatlarındaki diğer yükler, elektromanyetik radyasyona önemli ölçüde katkıda bulunmuştur.

Koruyucu EMI'yi azaltmak için kullanılan en yaygın yöntemdir.

 

 

Arzu eder misiniz...