Introdução aos pontos de conhecimento da blindagem eletromagnética EMI

Como engenheiro eletrônico, ruído e radiação estão por toda parte, e como projetista eletrônico, é necessário ter conhecimento sobre blindagem eletromagnética EMI, e esses conhecimentos e soluções serão amplamente utilizados para melhorar equipamentos de interferência eletromagnética externa.

As equações de Maxwell mostram que sempre que a corrente flui através de um condutor, um campo magnético é criado e esse campo magnético cria um campo elétrico. As propriedades radiativas dos campos elétricos e magnéticos são chamadas de emissões radiativas. Essas emissões irradiadas causarão problemas no circuito ou em toda a placa de circuito impresso (PCB). Em um circuito ideal, o sinal emitido pelo próprio circuito inclui apenas corrente e tensão, mas no mundo real, o ruído é um problema inevitável. Isso acontece quando há alguma perturbação no sinal do circuito. Devido à natureza dos sinais eletromagnéticos, a presença de ruído não pode ser evitada, mas seus efeitos podem ser bastante reduzidos. Deve-se observar que um dispositivo não será afetado por outros dispositivos durante a operação, assim como um dispositivo não será afetado por outros dispositivos, a suscetibilidade eletromagnética é a capacidade de um sistema de circuito permanecer funcional quando perturbado. Essa sensibilidade dependerá do nível de ruído aplicado, e diferentes aplicações, como automotiva, médica, militar, etc., possuem diferentes graus de suscetibilidade magnética. Todo circuito, dispositivo ou sistema deve ser projetado adequadamente para minimizar os níveis de radiação, de modo que seja sensível apenas a altos níveis de campos eletromagnéticos.

certificação EMC

A certificação de Compatibilidade Eletromagnética (EMC) é uma etapa obrigatória para qualquer produto ir ao mercado, e todo produto deve passar por um teste EMC para garantir que seja instalado sem afetar nenhum outro equipamento (por exemplo, teste de radiação) e mesmo se outros sistemas estiverem presentes ao redor (por exemplo, teste de sensibilidade).

Normalmente, os eletrônicos são alojados em gabinetes, e os gabinetes de metal são ótimos para limitar a blindagem eletromagnética, mas relativamente imperfeitos. Furos ou ranhuras aparecem na junção entre o PCB e o invólucro, e campos eletromagnéticos podem passar por eles. Resumindo, a blindagem EMI serve para cobrir esses orifícios ou slots. Além disso, há um problema comum em muitos projetos de produtos: a certificação EMC é considerada apenas no último estágio do ciclo de projeto, caso em que o projeto geral é congelado neste estágio e os engenheiros da EMC não têm espaço para modificar o projeto do produto . Resolver problemas relacionados a eletromagnetismo. Portanto, um conjunto completo de ferramentas e ecologia, sem a necessidade de modificar o PCB novamente, desempenha um papel crucial na blindagem EMI. A miniaturização e o alto desempenho sempre foram uma tendência mundial no desenvolvimento de produtos eletrônicos, e as PCBs têm tempos de subida cada vez menores e circuitos digitais cada vez mais rápidos. Quanto menor o tempo de subida, maior a largura de banda e, ao mesmo tempo, menor o comprimento de onda. Certos problemas surgem quando os comprimentos de onda no circuito são comparáveis ​​às dimensões físicas do PCB. Se esses comprimentos de onda forem pequenos o suficiente, eles podem atingir o exterior e causar interferência em outros equipamentos. Essas aberturas podem ser fechadas com blindagem EMI (ou seja, com materiais magnéticos que ajudam a cobrir esses pequenos orifícios e melhoram o efeito da gaiola de Faraday do invólucro mecânico).

Calcule a eficácia da blindagem EMI e a profundidade da pele

Inúmeros escudos EMI vêm em diferentes materiais e formas, mas em geral o objetivo final é confinar os campos eletromagnéticos. O elemento de blindagem atua como uma barreira contra a radiação eletromagnética, na verdade, o processo desse método de blindagem possui uma atenuação enorme, que vai depender da onda eletromagnética e do material do elemento de blindagem. Quando as ondas atingem o material de blindagem, duas novas ondas são geradas, refletidas e transmitidas. Portanto, a energia da onda incidente será dividida nessas duas ondas. O componente transmitido é o principal componente relevante e a onda passará pelo material de proteção para o exterior. A eficácia da blindagem determinará sua capacidade de atenuar esse componente. A profundidade da pele é a distância que uma onda pode percorrer antes que sua amplitude diminua para 1/e, um parâmetro que depende de fatores de permeabilidade, frequência e resistividade do material, e pode ser aproximado pela seguinte expressão:

Nota: σ representa condutividade, μ representa permeabilidade, F representa frequência

O objetivo do uso de material de blindagem é minimizar a amplitude da onda após sua passagem. Portanto, é extremamente importante escolher o tipo de material adequado e sua espessura t para garantir que todas as frequências do sistema sejam atenuadas. O desempenho do material de blindagem nesta tarefa depende da eficácia da blindagem (SE) da seguinte forma:

Nota: O primeiro termo representa a perda de reflexão e o segundo termo representa a perda de absorção.

Tipos de blindagem EMI O tipo de blindagem EMI dependerá em grande parte do tipo de produto, requisitos eletromagnéticos e condições ambientais. As blindagens EMI mais comuns são as seguintes: - Juntas EMI - Fitas de blindagem EMI - Clipes de metal - Gabinetes blindados Juntas EMI As juntas EMI são usadas para cobrir micro-furos irregulares, mas existentes, entre duas superfícies mecânicas. Melhore a ligação à terra. Eles têm seções adesivas e muitos perfis para que possam se encaixar facilmente em diferentes tipos de juntas mecânicas.

Fita de blindagem EMI A fita EMC é a primeira escolha quando você deseja garantir que todas as microvias sejam cobertas, mas não tem muito espaço vertical para opções como gaxetas EMI. Essas fitas possuem um material altamente condutor (como níquel ou cobre) na parte superior e adesivo na outra face.

Clipes de metal Qualquer dispositivo precisa de um fio terra curto, largo e reto e, se essa conexão não for bem feita, serão formados monopolos indesejados, que gerarão campos eletromagnéticos irradiados. Clipes de metal melhoram essa conexão e fortalecem a conexão mecânica. Gabinetes blindados Para fontes de interferência como CPUs, ICs de armazenamento e níveis de radiofrequência (RF), é uma excelente opção usar gabinetes blindados para blindagem individual na camada PCB.

Conclusão Todos os circuitos emitem radiação eletromagnética e são facilmente irradiados por outros circuitos. Obter as certificações necessárias para colocar seu produto no mercado pode ser um processo de teste doloroso. Várias formas e tipos de blindagem EMI são fundamentais para resolver problemas de EMI.