परिचय

विद्युत चुम्बकीय संगतता (EMC) आधुनिक पोर्टेबल उपकरणों के लिए एक गैर-परक आवश्यकता है, स्मार्टफोन और टैबलेट से लेकर मेडिकल पहनने योग्य और औद्योगिक हैंडहेल्ड तक। खराब ईएमसी प्रदर्शन से उत्पाद यादें, महंगा रीडिज़ाइन और यहां तक कि सुरक्षा खतरे भी हो सकते हैं। चूंकि डिवाइस आकार में सिकुड़ते हैं और उच्च प्रसंस्करण शक्ति पैक करते हैं, बाड़े विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप (ईएमआई) के खिलाफ रक्षा की पहली और अक्सर प्रभावी रेखा बन जाती है। यह लेख पता लगाता है कि कैसे बाड़े सामग्री चयन और डिजाइन ज्यामिति सीधे ईएमसी परिणामों को प्रभावित करती है, इंजीनियरों और उत्पाद डिजाइनरों के लिए व्यावहारिक मार्गदर्शन प्रदान करती है।

पोर्टेबल उपकरणों में ईएमसी के मूल

EMC दो पहलुओं को शामिल करता है: उत्सर्जन (उपकरण से उत्पन्न या संचालित ऊर्जा) और immunity] (उपकरण की क्षमता बाहरी ईएमआई की उपस्थिति में सही ढंग से कार्य करने की है)। पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए, कड़े विनियम जैसे FCC भाग 15] (USA) और EN 55032] (EU) ने विकिरण और किए गए उत्सर्जन पर सीमा निर्धारित की। इन मानकों को पूरा करने के लिए विफलता ब्लॉक कर सकती है।

एक पोर्टेबल डिवाइस के अंदर EMI के सामान्य स्रोतों में शामिल हैं:

  • हाई स्पीड डिजिटल क्लॉक और डेटा बस
  • स्विचिंग पावर कन्वर्टर्स (जैसे डीसी-डीसी कन्वर्टर्स)
  • वायरलेस ट्रांसमीटर (वाई-फाई, ब्लूटूथ, सेलुलर)
  • इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज (ESD) की घटनाओं के माध्यम से बंदरगाहों

ईएमआई ऊर्जा विकिरण क्षेत्रों (फर-फील्ड और निकट क्षेत्र) के माध्यम से जोड़ा जा सकता है या केबलों और निशानों के साथ पथ आयोजित किया जा सकता है। एक प्रभावी बाड़े विकिरण उत्सर्जन को कम करता है और संचालित शोर के लिए जमीन के लिए एक कम प्रतिबाधा पथ प्रदान करता है।

संलग्नक सामग्री की भूमिका

सामग्री की विद्युत चालकता, चुंबकीय पारगम्यता, और मोटाई इसकी निर्धारित करती है ] शील्डिंग प्रभावशीलता (SE) , डिकाइबल्स (dB) में मापा गया। SE जितना अधिक होगा, उतना अधिक EMI का क्षीणन। पोर्टेबल उपकरणों, वजन, लागत और मैन्युफैक्चरेबलिटी के लिए अतिरिक्त बाधाओं को लागू करें।

धातु

धातु ईएमआई परिरक्षण के लिए सोने का मानक बने रहे हैं। एल्यूमिनियम, मैग्नीशियम मिश्र धातु और इस्पात आम विकल्प हैं:

  • एल्यूमीनियम:] लाइटवेट, जंग प्रतिरोधी, और व्यापक रूप से उपलब्ध है। 0.5 मिमी एल्यूमीनियम की सुरक्षा प्रभावशीलता 60 डीबी से अधिक 1 गीगाहर्ट्ज तक हो सकती है। हालांकि, इसे सीम पर सावधानीपूर्वक ग्राउंडिंग की आवश्यकता होती है।
  • Magnesium alloys: यहां तक कि एल्यूमीनियम से हल्का, अच्छा कठोरता के साथ। प्रीमियम लैपटॉप और टैबलेट में इस्तेमाल किया। वे समान SE प्रदान करते हैं लेकिन अधिक महंगे हैं और गैल्वेनिक जंग के लिए खतरा है।
  • इस्पात (टिन-प्लेटेड या स्टेनलेस): उच्च चुंबकीय पारगम्यता कम आवृत्तियों पर बेहतर परिरक्षित प्रदान करती है (जैसे 50 हर्ट्ज-1 मेगाहर्ट्ज)। कुछ अनुप्रयोगों के लिए भारी लेकिन लागत प्रभावी।

धातु बाड़ों भी गर्मी सिंक के रूप में कार्य कर सकते हैं, थर्मल प्रबंधन की सहायता से - एक दोहरी लाभ।

प्लास्टिक

Unmodified plastic (ABS, PC, polycarbonate) विद्युत विसंवाहक हैं और नगण्य परिरक्षण प्रदान करते हैं। उन्हें ईएमआई-संगत बनाने के लिए डिजाइनर प्रवाहकीय कोटिंग्स लागू करते हैं या प्रवाहकीय भराव को शामिल करते हैं:

  • ] प्रवाहकीय कोटिंग्स: स्प्रे-ऑन या इलेक्ट्रोलेस प्लेटेड परतों निकल, तांबा, या चांदी. निकल-तांबे संयोजन अच्छा एसई (30-50 डीबी) प्रदान करते हैं जबकि संतुलन लागत. आसंजन और पहनने के प्रतिरोध दीर्घकालिक विश्वसनीयता के लिए महत्वपूर्ण हैं।
  • ] प्रवाहकीय प्लास्टिक: रेजिन कार्बन फाइबर, स्टेनलेस स्टील फाइबर, या निकल लेपित ग्रेफाइट से भरा है। वे माध्यमिक कोटिंग चरणों को समाप्त करते हैं लेकिन धातुओं (आमतौर पर 20-40 डीबी) और उच्च सामग्री लागत से कम SE है।

जब वजन, जटिल ज्यामिति, या रेडियो आवृत्ति पारदर्शिता (एकीकृत एंटेना के लिए) की आवश्यकता होती है तो प्लास्टिक को पसंद किया जाता है। ऐसे मामलों में, चयनात्मक परिरक्षण-कोटिंग केवल आंतरिक सतहों- एंटीना प्रदर्शन को बनाए रख सकते हैं।

सम्मिश्रण और हाइब्रिड

समग्र बाड़ों प्रदर्शन को अनुकूलित करने के लिए धातु और प्लास्टिक की परतों को जोड़ती है। उदाहरण के लिए, एक पतली धातु पन्नी जो प्लास्टिक के बाहरी खोल के साथ टुकड़े टुकड़े में है, कस्टम रंग और बनावट की अनुमति देते हुए उच्च एसई प्रदान कर सकती है। एक अन्य दृष्टिकोण धातु इंजेक्शन मोल्डिंग (MIM) का उपयोग करता है, जो एक प्लास्टिक फ्रेम के भीतर एकीकृत परिरक्षण संरचनाओं के लिए है।

इष्टतम ईएमसी के लिए संलग्नक डिजाइन विचार

सामग्री अकेले पर्याप्त नहीं है। बाड़ों की भौतिक डिजाइन- इसकी सीम, एपर्चर और ग्राउंडिंग रणनीति-अक्सर वास्तविक दुनिया की ईएमसी सफलता को निर्धारित करती है।

सीम, जोड़ों और पाल बांधों

प्रत्येक संयुक्त या सीवन धातु बाड़े में एक संभावित स्लॉट एंटीना के रूप में कार्य करता है यदि ठीक से बंधुआ नहीं है। गैप एसई को उनके लंबे आयाम के बराबर घटा देता है। शमन तकनीकों में शामिल हैं:

  • हटाने योग्य कवर और बैटरी दरवाजे पर प्रवाहकीय गैसकेट (लोचदार या निकल ग्रेफाइट से भरा इलस्टोमर) का उपयोग करना
  • उच्च आवृत्ति अनुप्रयोगों के लिए फिंगर-स्टॉक गैसकेट (1 गीगाहर्ट्ज़)
  • वेल्डिंग, प्रवाहकीय चिपकने के साथ gluing, या एकाधिक फास्टनरों का उपयोग करने से चिंता की उच्चतम आवृत्ति पर λ/20 से कम जगह होती है।
  • सभी धातु भागों को सुनिश्चित करना विद्युत रूप से सिस्टम ग्राउंड प्लेन के लिए कम प्रतिबाधा के साथ बंधे होते हैं

एपर्चर और वेंटिलेशन

प्रदर्शन खिड़कियां, कनेक्टर्स, बटन, और ठंडा वेंट्स खुलने कि लीक EMI बनाते हैं। एक आयताकार एपर्चर के लिए, SE लगभग 20 डीबी प्रति दशक की स्लॉट लंबाई में वृद्धि से गिर जाता है। डिजाइनर कर सकते हैं:

  • SE को बनाए रखते हुए एयरफ्लो के लिए प्रवाहकीय जाल के साथ हनीकोम्ब वेंट्स का उपयोग करें
  • मुख्य विकिरण स्रोतों के विपरीत पक्ष में एपर्चर रखें
  • प्रदर्शन बेजल और बटन छेद के आसपास प्रवाहकीय गैसकेट को रोजगार
  • परिपत्र छेद के लिए वेवगाइड-बेला-कटॉफ़ डिज़ाइन का उपयोग करें (उदाहरण के लिए माइक्रोफोन या एलईडी निकास के लिए)

केबल और कनेक्टर प्रबंधन

केबल्स एंटेना के रूप में कार्य करते हैं या छोड़ते हैं। सर्वश्रेष्ठ प्रथाओं में शामिल हैं:

  • आंतरिक केबलों पर फेराइट मोती या सामान्य मोड choke का उपयोग करना
  • 360° संपर्क के साथ दोनों सिरों पर ग्राउंडिंग केबल ढाल (पिगटेल काफी प्रभावशीलता को कम)
  • केबलों को एपर्चर से दूर और बाड़े के किनारों के साथ
  • संलग्नक सीमाओं पर फ़ीड-थ्रू संधारित्र या फ़िल्टर कनेक्टर जोड़ना

आंतरिक विभाजन और घटक लेआउट

पीसीबी अनुभागों की भौतिक व्यवस्था बाड़े पर बोझ को कम कर सकती है। समूह शोर सर्किट (जैसे, स्विच-मोड बिजली की आपूर्ति) संवेदनशील एनालॉग या आरएफ सर्किट से दूर। उच्च आवृत्ति वर्गों को अलग करने के लिए आंतरिक परिरक्षण डिब्बे या धातु की दीवारों (संस्था के हिस्से के रूप में कास्ट) को जोड़ने पर विचार करें।

सामग्री मोटाई, सतह की गुणवत्ता, और त्वचा प्रभाव

परिरक्षण प्रभावशीलता केवल मोटाई के बराबर नहीं है। उच्च आवृत्तियों पर, त्वचा प्रभाव सतह के पास एक पतली परत को वर्तमान में सीमित करता है। 1 गीगाहर्ट्ज पर तांबे के लिए, त्वचा की गहराई लगभग 2 माइक्रोन है - इसलिए 5 माइक्रोन कोटिंग अधिकांश उच्च आवृत्ति अनुप्रयोगों के लिए पर्याप्त है। निचले आवृत्तियों (जैसे, 100 किलोहर्ट्ज़) पर, एल्यूमीनियम में त्वचा की गहराई ~ 260 μm है, जो पर्याप्त क्षीणन के लिए मोटे धातु या कम कार्बन स्टील की आवश्यकता होती है।

भूतल गुणवत्ता के मामले: मोटे सतह, खरोंच, या खराब रूप से लागू कोटिंग्स सतह प्रतिरोधकता को बढ़ा सकते हैं और एसई को कम कर सकते हैं। इलेक्ट्रोलेस निकल-विसर्जन गोल्ड (ENIG) या सिल्वर चढ़ाना का उपयोग अक्सर सीम और गैसकेट इंटरफेस पर कम संपर्क प्रतिरोध बनाए रखने के लिए किया जाता है।

उन्नत संलग्नक तकनीक

अत्यधिक ईएमसी आवश्यकताओं (चिकित्सा, सैन्य, मोटर वाहन) के साथ उपकरणों के लिए, अतिरिक्त उपायों में शामिल हैं:

  • ]बहु परत बाड़ों: एक धातु भीतरी खोल जो एक प्लास्टिक बाहरी आवास से घिरा हुआ है, एक फैराडे पिंजरे प्लस सौंदर्य लचीलापन बनाता है।
  • ] प्रवाहकीय फोम और कपड़े से अधिक फोम gaskets उच्च संपीड़न अनुप्रयोगों के लिए।
  • ]बोर्ड-स्तर ढाल (बीएलएस): धातु के डिब्बे या फ्रेम सीधे पीसीबी में मिलाया, बाड़े के पूरक।
  • ]Electromagnetic absorbing material (फेराइट टाइल्स, कार्बन लोड पॉलिमर) संलग्नक के अंदर रखा गुहा अनुनाद को नम करने के लिए।

परीक्षण और अनुपालन पथमार्ग

डिजाइन चक्र में ईएमसी प्रदर्शन को पहले से ही होना चाहिए। स्पेक्ट्रम विश्लेषक और निकट क्षेत्र जांच के साथ पूर्व-अनुपालन परीक्षण औपचारिक प्रमाणीकरण से पहले मुद्दों को पकड़ सकता है। पूर्ण अनुपालन परीक्षण में शामिल हैं:

  • विकिरण उत्सर्जन परीक्षण (30 मेगाहर्ट्ज - 1 गीगाहर्ट्ज़ अधिकांश उपभोक्ता उपकरणों के लिए, आईटी उपकरणों के लिए 40 गीगाहर्ट्ज़ तक)
  • आचारित उत्सर्जन परीक्षण (150 kHz - 30 MHz)
  • प्रतिरक्षा परीक्षण (ESD, RF विकिरणित, इलेक्ट्रिकल फास्ट ट्रांसिएंट)

]FCC RF सुरक्षा नियम और IEC 61000 series]] लागू मानकों के लिए। कई उत्पाद डिजाइनरों ने Laird Performance Materials या 3M EMI Shielding]]]]] से संसाधनों का लाभ उठाने के लिए सामग्री चयन मार्गदर्शन के लिए।

निष्कर्ष

संलग्नक सामग्री और डिजाइन पोर्टेबल उपकरणों के लिए ईएमसी अनुपालन को प्राप्त करने में अविभाज्य कारक हैं। धातु वजन की लागत पर उच्च ढाल प्रभावशीलता प्रदान करते हैं, जबकि प्लास्टिक को कोटिंग या भराव के न्यायिक उपयोग की आवश्यकता होती है। डिजाइन को सीम, एपर्चर, ग्राउंडिंग और केबल रूटिंग को बिना सेंसर किए एंटेना बनाने से बचने के लिए संबोधित करना चाहिए। त्वचा की गहराई, सतह की गुणवत्ता और उन्नत तकनीकों जैसे बहु परत निर्माण और अवशोषित सामग्री पर विचार करके, इंजीनियर यांत्रिक और व्यावसायिक बाधाओं के साथ ईएमसी प्रदर्शन को संतुलित कर सकते हैं। ईएमसी इंजीनियरों, मैकेनिकल डिजाइनरों और विनिर्माण भागीदारों के बीच प्रारंभिक सहयोग यह सुनिश्चित करता है कि विद्युत चुम्बकीय वातावरण में एक दायित्व के बजाय संलग्नक एक परिसंपत्ति बन जाती है।