前面我們介紹過《EMC案例分析——開關電源中變壓器初、次級線圈之間的屏蔽層對產品EMI的影響》，文中介紹開關電源內部變壓器該如何做屏蔽，本文也是和開關電源有關，只是和開關電路本身沒有關系，主要介紹開關電源的外殼該如何配置以及配置不當對輻射發射的影響。

由于文章比較長，本次案例分兩篇來闡述。

Part 1

現象描述

如下圖所示，一個采用金屬外殼 “屏蔽” 的 AC/DC 電源產品 ( “屏蔽” 外殼上“屏蔽” 外殼上蓋板與下蓋板通過螺釘接觸良好, 螺釘之間間距為5cm)。

測試時有如下現象：

在進行輻射發射測試時發現不能通過。其測試頻譜圖如下：

去除電源的金屬 “ 屏蔽”外殼后, 測試反而能通過?其測試頻譜圖如下所示：

從測試頻譜圖可以看出, 采用金屬 “屏蔽” 外殼時的輻射發射水平遠高于不用金屬外殼時的輻射發射水平（有的差值在20dB以上）??

這似乎看起來與我們常見的電磁場屏蔽理論相違背?那究竟真相是什么呢？且待下文分解。

Part 2

原因分析

因為該案例是圍繞屏蔽與否對輻射發射的影響來展開的，那首先我們先要了解屏蔽的概念。

所謂屏蔽就是對兩個空間區域之間用金屬進行隔離, 以控制電場? 磁場和電磁波由一個區域對另一個區域的感應和輻射??

具體來講, 就是用屏蔽體將元器件? 電路? 組合件? 電纜或整個系統的干擾源包圍起來, 防止干擾電磁場向外擴散，這個屬于EMI電場干擾的范疇，即降低對外界的干擾;

用屏蔽體將接收電路? 設備或系統包圍起來, 防止它們受到外界電磁場的影響，這個屬于EMS的范疇，即提高自身的抗干擾能力?

為什么屏蔽體可以起到屏蔽作用？其屏蔽的方式主要有以下幾種：

吸收能量（渦流損耗）：導體在非均勻磁場中移動或處在隨時間變化的磁場中時，由導體內的感生電流導致的能量損耗，在導體內部形成的一圈圈閉合的電流線，稱為渦流（又稱傅科電流），這也是電磁爐的工作原理。

反射能量：電磁波在屏蔽體上的界面反射，這個在后面會有詳細介紹。

抵消能量：電磁感應在屏蔽層上產生反向電磁場, 可抵消部分干擾電磁波。

實際上， 屏蔽按屏蔽機理可分為磁場屏蔽、 電磁場屏蔽和電場屏蔽。

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磁場主要產生于大電流? 小電壓的電路信號, 其方向可以用右手定則來判斷。

磁場的傳播可以看成是電路之間的互感而導致的耦合, 磁場屏蔽主要是依靠具有低磁阻的高導磁材料對磁通進行分路,從而使得屏蔽體內部的磁場大為減弱??

屏蔽體設計中一般需要選用高導磁材料, 如坡莫合金、非晶態合金和其它的一些稀土合金。

進行磁場屏蔽時，注意：

可以適當增加屏蔽體的厚度。

被屏蔽的物體不要安排在緊靠屏蔽體的位置上, 以盡量減小通過被屏蔽物體體內的磁通。

注意屏蔽體的結構設計, 拼接縫? 通風孔等均可能增加屏蔽體的磁阻, 從而降低屏蔽效果?

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電磁場是電場與磁場交替進行傳播的電磁波,如下圖所示：

電磁場屏蔽是利用屏蔽體阻止電磁場在空間傳播的一種措施?如下圖所示：

其屏蔽過程如下：

當電磁波到達屏蔽體表面時, 由于空氣與金屬的交界面上阻抗不連續,對入射波產生了反射? 這種反射不要求屏蔽材料必須有一定的厚度, 只要求交界面上阻抗的不連續。

未被表面反射掉而進入屏蔽體的能量, 在屏蔽體內向前傳播的過程中, 被屏蔽材料所衰減? 也就是所謂的吸收（也可稱其為渦流損耗）。

在屏蔽體內尚未衰減掉的剩余能量, 傳到材料的另一表面時,遇到金屬-空氣阻抗不連續的交界面, 會形成再次反射, 并重新返回屏蔽體內。

在兩個金屬的交界面上可能有多次反射出現?

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電場主要產生于小電流、 大電壓的電路信號，與磁場的傳播可以看成是電路之間的互感而導致的耦合， 它可以看成寄生電容形成的耦合，電場屏蔽就是改變原來的耦合關系， 使干擾源耦合不到敏感設備中去。

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因為輻射發射測試的主要是電場，故本案例產品所需的屏蔽是電場屏蔽或電磁場屏蔽 。

按照以上的分析，本案例采用金屬屏蔽似乎沒有問題。因為屏蔽殼體已經將 PCB及 PCB 上的所有電路都封閉在金屬屏蔽殼之內??

但是, 設計者忽略了一點: 本案例產品在半波暗室里所測到的電磁輻射, 其等效輻射發射天線并非是產品中的某個器件或 PCB 上的某根印制線, 而是該電源的輸入/ 輸出電纜 (如大于1 m)。

因為只有電纜長度才能與所輻射頻率的波長比擬（前面超標的61.52MHz對應波長為4.87m，130MHz對應波長為2.3m）, 因此電纜才是直接產生輻射的 “天線”。

實踐和理論都表明, 只要這種電纜上在輻射發射測試的頻率范圍內流動著十幾微安的共模電流, 該電纜的輻射發射就會超過標準規定的輻射限值??

通過測試，去除 “屏蔽” 外殼后輻射發射測試反而可以通過, 說明屏蔽外殼的增加, 不但沒有減小輸入/ 輸出電纜上流動的共模電流, 而且還增加了輸入/ 輸出電纜上流動的共模電流。

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為了減少輸入/輸出電纜上流動的共模電流，通常可以采用以下兩種方法：

方法一：用金屬屏蔽殼和屏蔽電纜將 PCB 和所有輸入／輸出電纜屏蔽起來，同時屏蔽電纜屏蔽層，和PCB 的屏蔽外殼良好塔接。

方法二：借助 PCB 上的屏蔽外殼，通過合適的連接降低輸入／輸出電纜上流動的共模電流，以達到降低電纜所產生的輻射發射的目的。

方法一通常是不可行的，因為對于電源產品, 其輸入/ 輸出電纜一般不采用屏蔽電纜?

因此,只能采用方法二, 這其實也是一種電場屏蔽的方式, 即將 PCB內部產生的電場屏蔽在金屬外殼之內??

審核編輯：黃飛