解決電磁兼容問(wèn)題的關(guān)鍵技術(shù)：電磁屏蔽

一前言

屏蔽是解決電磁兼容問(wèn)題的關(guān)鍵技術(shù)。電磁屏蔽的方法就是以金屬或者磁性材料來(lái)隔離電磁干擾由一個(gè)區(qū)域向另一個(gè)區(qū)域感應(yīng)或輻射傳播。一般分為兩種類型：一種是靜電屏蔽，主要是防止靜電場(chǎng)和恒定磁場(chǎng)的影響。另一種是電磁屏蔽，用于防止交變電場(chǎng)、交變磁場(chǎng)、交變電磁場(chǎng)的影響。本篇主要學(xué)習(xí)電磁屏蔽。

二低頻磁屏蔽和高頻磁屏蔽

磁屏蔽是用來(lái)隔離磁場(chǎng)耦合的措施。低頻磁屏蔽比較困難，因?yàn)橛捎陬l率低，不利于吸收損耗，且由于是磁場(chǎng)源，波阻抗低，又不利于反射損耗。在這種情況下，僅僅談吸收損耗和反射損耗，有可能沒(méi)有很好的效果?？梢詮牡痛抛柰方嵌热胧?，利用高磁導(dǎo)率材料人為形成磁力線通路，改變磁力線的方向或范圍。起到隔離作用以及改變?cè)春突芈返南鄬?duì)方向，使其盡量不要相互垂直（只有垂直于回路的磁通量分量才感應(yīng)電壓）。高磁導(dǎo)率對(duì)于低頻能提高吸收損耗，如鋼、鎳鐵合金、坡莫合金，但是隨著頻率的升高，這些材料的磁導(dǎo)率會(huì)降低，所以頻率較高時(shí)，高導(dǎo)電率的銅或鋁會(huì)更加有效。在應(yīng)用的過(guò)程中，對(duì)于高磁導(dǎo)率材料，還需要考慮飽和問(wèn)題，特別是高場(chǎng)強(qiáng)中。

高頻磁屏蔽，一方面依賴吸收損耗，二是利用高電導(dǎo)率屏蔽體產(chǎn)生的渦流效應(yīng)，渦流會(huì)在導(dǎo)體中產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致能量損耗，這部分損耗實(shí)際就是對(duì)電磁場(chǎng)的衰減。交變磁場(chǎng)的頻率越高和導(dǎo)體的電阻率越小，損耗就越強(qiáng)。另外渦流本身也會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，而且這個(gè)磁場(chǎng)的方向恒與干擾磁場(chǎng)的方向相反，對(duì)原磁場(chǎng)進(jìn)行一些抵消。

三關(guān)于“隨著頻率的升高，磁導(dǎo)率會(huì)降低”的思考

磁導(dǎo)率=B/H,一個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度，一個(gè)是磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)，跟頻率是相互獨(dú)立的，所以一開(kāi)始讀者對(duì)這個(gè)說(shuō)法產(chǎn)生了懷疑。經(jīng)過(guò)查資料，證實(shí)這個(gè)說(shuō)法是正確的。要說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題，需要說(shuō)到:

四關(guān)于高磁導(dǎo)率材料在強(qiáng)磁場(chǎng)中的飽和問(wèn)題

磁飽和的含義：磁性材料的一種物理特性，指的是導(dǎo)磁材料由于物理結(jié)構(gòu)的限制，所通過(guò)的磁通量無(wú)法無(wú)限增大，從而保持在一定數(shù)量的狀態(tài)。當(dāng)飽和時(shí)，導(dǎo)磁材料中的磁通無(wú)法再發(fā)生變化，也就喪失了屏蔽效能。

當(dāng)要屏蔽的磁場(chǎng)很強(qiáng)時(shí)，使用高磁導(dǎo)率材料容易發(fā)生飽和，但使用低磁導(dǎo)率，吸收損耗又不夠。這時(shí)可以采用雙層屏蔽，如下圖。

第一層屏蔽具有低磁導(dǎo)率，不易飽和，第二層屏蔽具有高磁導(dǎo)率，容易飽和。第一層屏蔽先將磁場(chǎng)衰減到適當(dāng)強(qiáng)度，這樣第二層就不容易飽和。

為什么高磁導(dǎo)率更容易發(fā)生飽和？磁化曲線是用圖形來(lái)表示鐵磁材料在磁化過(guò)程中磁感強(qiáng)度B與磁場(chǎng)強(qiáng)度H之間關(guān)系的一種曲線，又叫B-H曲線。這種曲線可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法測(cè)得。B與H之間存在著非線性關(guān)系。當(dāng)H逐漸增大時(shí)，B也增加，但上升緩慢。當(dāng)H繼續(xù)增大時(shí)，B急驟增加，幾乎成直線上升，當(dāng)H進(jìn)一步增大時(shí)，B的增加又變得緩慢，達(dá)到飽和。即高磁導(dǎo)率材料B斜率更大，更容易發(fā)生飽和。

五結(jié)語(yǔ)

電磁屏蔽相比靜電屏蔽較為復(fù)雜抽象。低頻時(shí)，高磁導(dǎo)率材料屏蔽效能高于高電導(dǎo)率材料。頻率較高時(shí)，高電導(dǎo)率屏蔽效能更好，因此可以在高導(dǎo)磁率材料上面涂覆高電導(dǎo)率材料；磁屏蔽效能與材料的厚度、磁導(dǎo)率成正比，與其他尺寸成反比，如長(zhǎng)度的增加會(huì)增加磁阻；磁場(chǎng)很強(qiáng)時(shí)，要注意磁飽和，可以采用多層屏蔽。

責(zé)任編輯：xj

原文標(biāo)題：最強(qiáng)學(xué)習(xí)筆記之屏蔽設(shè)計(jì) Ⅲ

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