EMI tłumienie zakłóceń

Jednym z najważniejszych wymogów fizycznych własności obudów urządzeń elektronicznych jest zdolność ochrony przed zakłóceniami elektromagnetycznymi (EMI). EMI zasadniczo wpływa na osłabienie działania układu elektronicznego przez emisję niepożądanych zakłóceń elektromagnetycznych; RFI (zakłócenia radiowe) jest typem EMI, który rozciąga się na stosunkowo niewielką część całości pasma częstotliwości.

Każdy układ lub urządzenie, przez które przepływa prąd elektryczny jest potencjalnym źródłem EMI. Celem prawidłowego zaprojektowania systemu elektronicznego jest osiągnięcie kompatybilności elektromagnetycznej między podsystemami układu elektronicznego oraz między tym układem a innymi urządzeniami elektronicznymi zawartymi w jego środowisku pracy.

Wszelkie bariery umieszczone pomiędzy emiterem (źródłem promieniowania) a susceptorem (pochłaniaczem), które zmniejszają lub osłabiają siłę potencjalnych zakłóceń kwalifikuje się jako ekran EMI.

Efektywność ekranowania jest funkcją zarówno użytych materiałów i konstrukcji, jak również warunków pracy. Tak więc promieniowanie (zakłócenia) padające na barierę ochronną są albo absorbowane, odbijane lub przekazywane.
Na ekrany metalowe oraz te o wysokiej impedancji pola, większość energii jest odbijana, lecz jeśli pole magnetyczne ma wartość dominującą, absorpcja jest głównym sposobem tłumienia.

Tabela przedstawia wyniki mierzenia ekranowania.

Efektywność ekranowania dB	Współczynnik tłumienia	% Nieszczelność ekranowania
20	10:1	10.0
40	100:1	1.0
60	1,000:1	0.1
80	10,000:1	0.01
100	100,00:1	0.001
120	1,000,000:1	0.0001

Metal vs tworzywa sztuczne

Większość metali są z natury przewodnikami, zatem odbijają i pochłaniają EMI w znacznym stopniu.
Wartość ekranowania EMI przez osłony metalowej obudowy zależy od rodzaju i częstotliwości promieniowania, pochłaniania i odbicia promieniowania składników, przewodności i przenikalności magnetycznej metalu, oraz odległość obudowy od źródła promieniowania.
 
Ponieważ tworzywa sztuczne są z natury izolatorami, a zatem przejrzyste dla promieniowania elektromagnetycznego, obudowy z tworzyw sztucznych muszą podlegać modyfikacji powierzchni lub wprowadzenia cząstek metali w celu spełnienia wymagań ekranowania.
Obie te metody niosą za sobą powstanie znacznych kosztów, z drugiej strony powodują skrócenie żywotności form wtryskowych do tworzyw.
 
Zalety stosowania metali w obudowach urządzeń elektronicznych:

• są z natury przewodzące więc z natury oferują ekranowanie przed EMI
• dostępność i relatywnie niskie koszty surowców
• wytrzymałość projektów cienko-ściennych
• odporność i wytrzymałość w użytkowaniu
  

Z uwagi na postępującą miniaturyzację urządzeń a jednocześnie wzrost ich mocy, łatwość wytwarzania metalowych elementów i ich odporność cieplna stanowi niezmiernie istotny czynnik.

Zalety stosowania magnezu w ekranujących obudowach urządzeń elektronicznych.

• bardzo niska gęstość, umożliwiająca stosowanie magnezu w lekkich, przenośnych urządzeniach
• bardzo niska zawartość żelaza, co przekłada się na przedłużenie żywotności form odlewniczych
• doskonała "płynność" umożliwiająca odlewanie cienko-ściennych odlewów o dużej dokładności
• ekranowanie przez absorpcję, obudowy odlewane z magnezu i aluminium zapewniają podobną efektywność ekranowania w tym samym zakresie wagowym (większa przewodność aluminium jest wyrównana niższą gęstością magnezu).
  Wraz ze wzrostem częstotliwości, grubość ścianki potrzebna do zapewnienia danego poziomu ekranowania może być mniejsza.
  Powyżej ok. 1 MHz, wymagana grubość ścianki definiowana jest przez lejność (odlewalność) oraz ograniczenia integralności struktury.
  W zakresie widma częstotliwości, w którym pracuje większość urządzeń zastosowań komercyjnych, możliwość odlewania elementów cienko-ściennych oraz niska gęstość magnezu - zapewnia osiągnięcie korzyści pod względem masy i redukcję kosztów w stosunku do odlewu aluminiowego.

Ekranowanie na łączeniach
Złącza, przepusty kablowe i inne otwory w obudowach elektronicznych to potencjalne źródła przenikania promieniowania. Ekranowanie tych miejsc zwykle wiąże się z zastosowaniem różnych dodatkowych elementów metalowych, w formie siatki (skrętka), przewodzące elastomery, przewodzące kołnierze, itp. Stwarza to możliwość powstania korozji galwanicznej i obszarów o podwyższonej oporności.
 
Utrzymanie niskiej oporności łącza uzyskuje się poprzez nakładanie specjalnych powłok na kołnierze, których rodzaj uzależniony jest od typu obudowy i środowiska w którym urządzenie pracuje. Mogą one obejmować przewodzące powłoki konwersyjne, przewodzące farby epoksydowe lub galwaniczne osady metaliczne. Dla urządzeń pracujących we wnętrzach pomieszczeń - zazwyczaj stosuje się tylko powłoki konwersyjne. Natomiast w środowiskach w których urządzenia narażone są na korozję - można stosować podwójne uszczelnianie: wewnętrzne przewodzące i zewnętrzne nieprzewodzące całkowicie chroniące obudowę.
 

PODSUMOWANIE

MAGNEZOWE OBUDOWY URZĄDZEŃ ELEKTRONICZNYCH, ZAPEWNIAJĄ ZNACZNIE LEPSZE EKRANOWANIE EMI W STOSUNKU DO TWORZYW SZTUCZNYCH ORAZ INNYCH ALTERNATYWNYCH METALI.
SKUTECZNA OCHRONA POŁĄCZEŃ UZYSKIWANA JEST PRZEZ STOSOWANIE DODATKOWYCH ŚRODKÓW ZABEZPIECZAJĄCYCH.


Podano na podstawie baz danych International Magnesium Association ©
Tłumaczenie własne Polmag.