顺利通过EMC试验:怎么解决缝隙的泄漏

预习思考题

你用过电磁密封沉淀吗，如果用过，你是怎样选择密封衬垫的种类的？

缝隙的泄漏机理类似于孔洞的磁场泄漏。由于电磁场在屏蔽体表面产生感应电流，电流在缝隙上产生了电压，构成了偶极天线。偶极天线的辐射强度与两个电极上的电压有关，电压越大，辐射越强，这意味着泄漏越强。

基于这个原理， 我们用转移阻抗这个物理量来描述缝隙的电磁泄漏。

转移阻抗的定义如图所示。在屏蔽体的一个表面施加一个电流，测量另外一个表面的电压，电压与电流的比值，就是转移阻抗。

在实际中，电流是由于入射电磁场感应产生。显然，转移阻抗越高，入射电磁场产生的电压越高，意味着这个缝隙的泄漏越强。

设计师们还是愿意直接用屏蔽效能来描述一个缝隙的电磁泄漏特性。这时可以参考图中给出的屏蔽效能SE公式。从这个公式可知，缝隙的泄漏与入射电磁波的波阻抗有关，也就是与辐射源的特征，辐射源到缝隙的距离，等因素有关。

用转移阻抗来表示缝隙的泄漏，还提示我们，如果由于其他原因在有缝隙的面板上产生了电流，例如，PCB多点接地，缝隙也同样会产生电磁泄漏。这提醒我们，要避免各种可能会在有缝隙的面板上产生电流的因素。

屏蔽机箱上的缝隙就是两块金属材料搭接时，他们之间形成的一种结构形式。从直观上容易理解，当两块刚性的金属材料接触时，他们之间必然会有接触的点和非接触的点，即使是再平整的平面，也不可能严丝合缝，不然为什么普通机箱的缝隙处会漏水呢。

根据前面的分析，缝隙的导电性决定了缝隙的泄漏程度。因此，我们可以重点关注缝隙的导电性。

为了考察缝隙的导电性，我们用并联的电阻和电容来建立缝隙的导电模型。这种模型是合理的。

因为，接触的地方相当于一个电阻，没有接触的地方相当于一个电容。一个缝隙就是无数个电阻和电容并联的网络。要使缝隙的阻抗较低，一方面要减小接触电阻，另一方面要增加电容。

接触电阻与很多因素有关，首先，增加接触面是最重要的因素，因此，要使接触面尽量平整，增加接触点。其次，接触表面的金属材料，施加的压力等都会影响接触电阻。

电容显然与金属表面之间的距离有关，距离越近，电容越大。

理解这个模型对于分析机箱泄漏很重要。例如，某个机箱本来屏蔽效能很高，经过两年的使用后，发现低频段的屏蔽效能明显下降，而高频段几乎没有变化。这是由于金属表面氧化，导致接触电阻增加，增大了低频阻抗。而高频阻抗没有变化。

解决缝隙泄漏的基本原理就是降低缝隙的阻抗，如果缝隙的阻抗与完整的屏蔽材料的阻抗相同，就没有额外的泄漏。

降低缝隙的阻抗的最好的方法就是增加金属表面之间的接触面积。

虽然通过精密的加工可以增加金属表面的平整度，从而增加接触面积。但这会增加加工成本，并且也不能100%的接触。

我们从流体的密封上得到启发。这就是，在缝隙里填充导电的弹性材料。这种弹性的表面导电的材料叫做电磁密封衬垫。

使用电磁密封衬垫可以轻松的解决缝隙泄漏的问题。显然，电磁密封衬垫的屏蔽效能取决于其表面导电性，导电性越好，屏蔽效能越高。

使用了电磁密封衬垫材料后，就可以降低对加工精度的要求，提高产品的一致性。

任何表面导电的弹性材料都可以作为电磁密封材料使用。图中列出了几种常用的电磁密封材料。

最普通的一种是金属丝网密封条。这是在橡胶条上包裹上一层金属编制网构成的材料。橡胶条起着弹性的作用，金属编制网起着导电的作用。这种材料的优点是价格低廉，缺点是高频屏蔽效能较差。

铍铜簧片是另一种常用的电磁密封材料。铍铜具有很好的弹性和导电性，因此，是一种理想的电磁密封材料。这种材料的价格较高，最大的好处是适合于滑动接触，这在某些场合是十分重要的，例如，屏蔽门的场合。频繁的滑动接触带来的另一个好处是，可以清洁表面的氧化物。

很多军用设备要求机箱环境密封，这时，上面的密封材料就不能满足要求了。这时，可以使用导电橡胶材料。导电橡胶材料是在普通橡胶中掺入金属颗粒构成的一种材料，因此，具有橡胶的弹性和金属的导电性。实际上，由于要达到一定的导电性，必须掺入足够多的金属颗粒，这导致橡胶的弹性大大损失，因此，弹性并不是很好。在使用时，要施加很大的压力才能够获得理想的屏蔽效能。

最近，在商业产品上流行的一种材料是导电泡棉。这种材料类似于丝网密封条，但是他的导电材料是导电布，也就是用导电布包裹在发泡橡胶条上，使发泡橡胶的表面具有导电性。这种材料最大优点是价格低，反弹力小，不要很大的压力就可以达到预计的屏蔽效能，缺点是不耐腐蚀，因此，一般仅用在商业设备上。

思考题：

如下图所示：某设计师通过测量缝隙的电压来分析机箱的缝隙泄漏，如果有较大的电压，就可能是泄漏源，你认为有道理吗？