Вплив матеріалу та дизайну на продуктивність вихлопних пристроїв

Вступ

Електромагнітна сумісність (EMC) є нездатною вимогою для сучасних портативних пристроїв, від смартфонів і планшетів до медичних носіїв та промислових портативних приладів. Погана продуктивність EMC може призвести до згадування продукту, дорогих редизайнів та навіть небезпечних ризиків безпеки. Як пристрої усаджують за розміром і упакують більшу потужність обробки, корпус стає першим і часто найбільш ефективним лінійкою захисту від електромагнітних перешкод (EMI). У статті досліджується, як захоплення вибору матеріалу та геометрії дизайну безпосередньо впливають на результати EMC, що забезпечує практичні вказівки інженерів та дизайнерів продукту.

Основи ЕМА в портативних пристроях

EMC складається з двох аспектів: , емісії (необґрунтована енергія, що випромінюється або ведеться з пристрою) і immunity] (можливість пристрою правильно функціонувати при наявності зовнішнього EMI). Для портативної електроніки, суворі правила, такі як FCC Part 15 (США) і EN 55032 (EU) встановлюють обмеження на випромінюваному і проведеному викидах. Недотримання цих стандартів може блокувати.

Загальні джерела ЕМІ в портативному пристрої включають:

ЕМІ-енергія може поєднатися з породами, що випромінюють (фар-полу і ближнього поля) або провести шляхи вздовж кабелів і слідів. Ефективне закриття загартує випромінювані викиди і забезпечує малоінтенсивний шлях до заземлення для проведення шуму.

Роль матеріалу корпусу

Електропровідність матеріалу, магнітна проникність, товщина визначає її , ефективність роботи збирання (SE)], вимірювана в децибелах (dB). Чим вище СА, тим більше загострення ЕМІ. Для портативних пристроїв, ваги, вартості та маневреності накладають додаткові обмеження.

Металеві

Метали залишаються золотом стандартом для EMI щитування. Алюмінієві, магнієві сплави, а сталь є загальним вибором:

Металеві застібки також можуть виступати як радіатори, що допомагають термічному управлінні — подвійна вигода.

Пластиковий

Немодульовані пластмаси (ABS, PC, полікарбонат) - це електроізолятори і забезпечують недбалий щитовидний. Щоб зробити їх EMI-сумісні, дизайнери застосовуються провідні покриття або в комплекті провідні наповнювачі:

Пластикові вироби вигідні при масі, комплексній геометрії або радіочастотній прозорості (для інтегрованих антени) є обов'язковим. У таких випадках вибірковий щиток - покриття тільки внутрішніх поверхонь - може підтримувати антени виконання.

Композиції та гібриди

Композитний корпуси поєднують шари металу і пластмаси для оптимізації продуктивності. Наприклад, тонка металева фольга ламінована пластиковою зовнішню оболонкою може забезпечити високий СЕ, дозволяючи нестандартним кольором і текстурами. Ще один підхід використовує металеві лиття під тиском (MIM)] для інтегрованих щитоподібних конструкцій в пластиковій рамці.

Врахування умов для оптимального EMC

Матеріал окремо не вистачає. Фізичний дизайн корпусу — це шви, апертури, апертюрна стратегія — відтен визначає успішність МС-мережі в реальному світі.

Шви, суглоби, прокладки

Кожен шв або шв в металевому корпусі виступає як потенційна антена слота, якщо не правильно смаглява. Знімки розшифровки SE пропорційно їх довгий розмір. Методи зміщення включають:

Апертури і вентиляція

Відображення вікон, роз'ємів, кнопок і охолоджувальних вентиляцій створюють отвори, які витікають EMI. Для прямокутної апертури, ДП краплі на приблизно 20 дБ за декапка, збільшення довжини слота. Дизайнери можуть:

Управління кабельним та сполучним пристроєм

Кабельи, що надходять або виходять в дію застібки, як антени. До кращих практик відносяться:

Внутрішнє розділення та розклад компонентів

Фізична композиція з секцій друкованих плат може зменшити навантаження на корпус. Групові шумні схеми (наприклад, джерела живлення перемикача) від чутливих аналогових або радіолоквних ланцюгів. Розглянемо додавання внутрішніх щитів або металевих стін (відкладені в складі корпусу) для ізолювати високочастотні ділянки.

Товщина матеріалу, якість поверхні та ефект шкіри

Ефективність щитовидної дії не просто пропорційна товщині. На високих частотах ефект кінний] конденсує струм тонкого шару біля поверхні. Для міді на 1 ГГц глибина шкіри становить близько 2 мкм, тому 5 мкм покриття є достатнім для більшості високочастотних додатків. При низьких частотах (наприклад, 100 кГц), глибина шкіри в алюмінієвій ємності ~260 мкм, що вимагає більш товстого металу або низькокарбонової сталі для адекватної загартування.

Поверхневі якості: грубі поверхні, подряпини або слабо нанесені покриття можуть збільшити опір поверхні і зменшити СЕ. Електрознімний нікель-іммерійне золото (ENIG) або срібне покриття часто використовуються для підтримки низького контакту з опорою на швах і прокладках інтерфейсів.

Розширені методи закриття

Для пристроїв з екстремальними вимогами МС (медика, військовий, автомобільний), до додаткових заходів відносяться:

Тестування та дотримання шляхів

Перевірка продуктивності EMC має відбуватися на початку проектування. Передпомагає тестування спектру аналізатором та ближнього поля, що дозволяє зловити питання перед формальною атестацією. Повне тестування відповідності передбачає:

Refer to FCC Правила безпеки RF і / IEC 61000 series] для застосовних стандартів. Багато дизайнерів продукту також важелі ресурси Laird Performance Materials або 3M EMI Shielding] для керівництва вибору матеріалу.

Висновок

Закриття матеріалу та дизайну є невіддільними факторами для досягнення дотримання EMC для портативних пристроїв. Металі пропонують високу ефективність щитівок за вартістю ваги, при цьому пластмаси вимагають соковитого використання покриттів або наповнювачів. Конструкція повинна адресувати шви, апертури, заземлення та витоки кабелю, щоб уникнути створення незмінених антени. З огляду на глибину шкіри, якість поверхні та передові методи, такі як багатошарові збірки та поглинаючі матеріали, інженери можуть балансувати продуктивність EMC з механічними та комерційними обмеженнями. Раннє співробітництво між інженерами EMC, механічні дизайнери та виробничі партнери забезпечують, що закриття стає активом, а не електромагнітна відповідальність, ніж навколишнє середовище.