第二 - 五章

二 电子产品常用材料的防护三 电子产品的热设计四 电子产品的减振与缓冲五 电子产品的电磁兼容性

第二 - 五章

2.1  潮湿及生物危害的防护2.1.1 　潮湿、霉菌、盐雾的防护2.1.2 　金属腐蚀的防护

2.1 　电子设备的气候防护　　对电子设备气候因素的影响的防护，一般从以下三方面考虑：

　　 2.1　潮湿及生物危害的防护

　　 1 ．选用适当的材料　　如采用耐腐蚀的金属和非金属材料等。　　 2 ．采取化学和电化学防护措施　　电镀、油漆和化学涂覆等。　　 3 ．采用相应的结构措施　　采用各种密封结构。

　　 3 ．潮湿的防护

2.1.1 　潮湿的防护　　 2.1　电子设备的气候防护

　　（ 2 ）浸渍

　　将被处理物浸入不吸湿的绝缘漆中，使绝缘漆液体进入元件或材料的小孔、缝隙和结构件的空隙，从而提高元件或材料的防湿性能和其他性能。

　　用途：主要用于绕线产品，如变压器绕组、电感线圈等。　

　　常用浸渍剂：酚醛绝缘漆、三聚氰胺醇酸绝缘漆、环氧脂无溶剂绝缘烘漆等。　

　　 1 ．潮湿的危害　　 2 ．吸湿的机理　　（ 1 ）憎水处理

　　 2.1　电子设备的气候防护　　（ 3 ）灌封　　用热溶状态的树脂、橡胶等将电器元件浇注封闭，形成一个与外界完全隔绝的独立的整体。　　用途：小型部件，如小型变压器、固体电路、集成电路等。　　　常用灌封材料：有机硅橡胶及有机硅凝胶、环氧树脂。　　　（ 4 ）其他防潮手段　　① 密封：属于机械防潮　　② 定期通电加热　　③ 存放干燥剂

　　　　 2.1　电子设备的气候防护

　　在一般电镀的基础上进行加工，严格电镀工艺，保证镀层厚度，选择适当的镀层种类；采用密封机壳或机罩。

　　 2.1.3 防灰尘

　　（ 1 ）控制环境，消除霉菌的生长条件。　　（ 2 ）密封防霉，加入干燥剂是防止霉菌生长的最有效措施。　　（ 3 ）使用防霉材料，采用压塑材料和层压材料、合成橡胶、合成树脂。　　（ 4 ）用防霉剂处理零件和整机。

盐雾的防护

2.2.1 　金属腐蚀的机理　　 2.2　金属腐蚀机理及金属腐蚀的危害性　　 1 ．金属的腐蚀　　由外部介质的作用而遭到的破坏称为腐蚀。分为化学性腐蚀、电化学腐蚀。　　 2.2.3 常用金属的耐腐蚀性能　　执照耐腐蚀性能分成四类：　　① 性能稳定，不需防护。如金、银、金铜合金、金镍合金、不锈钢等。　　② 耐腐蚀性较强，无防护，可用于室内或一般气候中。如铜、防锈铝、黄铜等。

　　 2.2　金属腐蚀机理及金属腐蚀的危害性

　　④ 耐腐蚀性极差，只有可靠的涂覆，才能用于室内或一般气候中。如铬锰钢、软铝、镁、锌合金等。

　　③ 耐腐蚀性较差，在防护情况才能用于室内。如碳钢、铸铁、坡莫合金、防锈铝、黄铜等。

　　 2.3 金属防腐蚀设计2.3.1 防腐蚀覆盖层 电子设备最常用的金属防腐蚀方法。根据构成覆盖层物质的不同，可将覆盖层分为三类：　　① 金属覆盖层用锌、镉、铬、镍、等。　　② 化学覆盖层用磷化、发蓝、钝化、氧化等。　　③ 涂料覆盖层用油漆和塑料等。 　　 2.3.2 技术防腐蚀的结构措施 1 选择耐蚀材料 2 合理设计金属件结构　　① 尽可能采用同种金属，避免接触腐蚀。

　　 2.3 金属防腐蚀设计　　② 避免不合理的结构　　 4 在易腐蚀处加厚构件尺寸。　　③ 防止缝隙腐蚀　　① 尽可能采用同种金属，避免接触腐蚀。

三章　电子设备的散热2.2.1 　温度对电子设备的影响2.2.2 　热的传导方式2.2.3 　电子设备的散热及提高散热能力的措施

* 2.2.4 　元器件的散热及散热器的作用

2.2.1 　温度对电子设备的影响　

　　对电子元件的影响和对整机的影响

　　 2.2 电子设备的散热

　　 1 ．对电子元件的影响　　电性能改变和噪声增大。　　 2 ．对整机的影响　　（ 1 ）高温环境的影响　　① 化学反应加速，表面防护层老化。　　② 水的穿透能力增强，破坏作用增大。　　③ 物质软化、融化，结构损坏。

　　 2.2 电子设备的散热

　　④ 润滑剂粘度减小，丧失润滑能力　　⑤ 物体膨胀变形，增大磨损，损坏结构。　　（ 2 ）低温环境湿度增大，产生凝露现象，故障率增加、材料收缩，结构损坏。

2.2.2 　热的传导方式 　　三种热能的传播方式：

　　 2.2 电子设备的散热

/)( 21 ttSQ 　　式中　 Q —— 传导的热量（ W ）；

　　 1 ．热传导　　（ 1 ）定义：　　物体内部或两物体接触面间的热能交换。度量热量（ Q ），单位：瓦（ W ）。　　（ 2 ）计算方法：

　　　　 —— 导热系数（ W/m·℃ ），与材料有关；　　　 　 δ —— 传热的距离或板厚（ m ）；

　　 2.2 电子设备的散热

　　令　　　　　　，　　　　，则)/(t SR 21 ttt

t/ RtQ

　　式中　 t ——两侧温度差（℃）；　　　　　 Rt ——导热热阻（℃ /W ）。　　可见，传导热量与温差 t 正比，与导热热阻 Rt 成反比。　　（ 3 ）增强热传导散热的主要措施　　① 选金属材料作导热材料。　　② 减少接触热阻。

　　　 　 S —— 导热面积（ m2 ）　　 t1、 t2 —— 平板左右面的温度℃。

　　 2.2 电子设备的散热　　 2 ．热对流　　（ 1 ）定义：　　流体与高温物体表面直接接触，相互间所进行的热能交换。　　（ 2 ）计算方法：式中　 Q —— 对流散热热量（ W ）；　　　 —— 对流散热系统（ W/m·℃ ），与流体介质的性质，　　　　　　对流散热的类型（自然的或强迫的），对流的速　　　　　　度，散热物体的尺寸和位置，流体的温度等因素　　　　　　有关；

StQ

　　③ 缩短热传导路径。

　　 2.2 电子设备的散热

　　（ 3 ）增强对流散热的主要措施：　　① 加大温差 t ，降低对流介质的温度。　　② 加大散热面积。　　③ 加大对流介质的流动速度，带走更多的热量。　　 3 ．热辐射　　（ 1 ）定义：以电磁波辐射形式进行的热能交换。

　 　 t —— 散热物体与流体间的温差（℃）；　　　 S —— 对流散热面积（ m2 ）

　　（ 2 ）计算方法： 　　 2.2 对电子设备的要求

　　式中　 Q——辐射散走的热量（ W ）；

84

1

4

2 10 TTSCQ

　　　　　 C——辐射系数（ W/m·℃ ），详见教材表 2.4 ；　　　 t2、 t1——散热物体与另一物体的绝对温度（ K ），绝对温度 T = 摄氏温度 t （℃） +273 。

　　 2.2 对电子设备的要求

　　（ 3 ）加强热辐射散热的主要措施　　① 涂覆黑色粗糙的漆，增强辐射能力。　　② 加大辐射体的表面积。　　③ 降低设备周围温度，加大辐射体与周围环境的温差。

　　散热：利用热传导、对流和辐射把热量散发到周围环境中去的方法。

　　 2.2 对电子设备的要求

　　（ 1 ）自然散热

2.2.3 　电子设备的散热及提高散热能力的措施

　　（ 2 ）强迫通风散热

　　分类：

　　 2.2 对电子设备的要求

　　（ 1 ）机壳的散热设计　　① 降低壁面传热热阻或增加换热表面积。　　选用高导热系数材料，降低接触表面的接触热阻。　　② 加强辐射散热　　选用辐射系数 C 较大的材料作辐射散热表面，增加辐射面积 S 。　　③ 提高对流换热效果

　　 2.2 对电子设备的要求　　合理设计机箱机柜散热孔尺寸和位置、合理地布局元器件。“烟囱效应”散走的热量

　　式中　 Q —— 通风孔自然对流（烟囱效应）散发的热量（W ）；

6.104.7 tHSQ

　　　 H —— 机箱机柜散热进气孔与出气孔的高度差 ( m ) ；　　　 S0 —— 进气孔或出气孔的面积（ m2 ）；　　　 t —— 机箱机柜内部空气与环境空气温差（℃）

　　 2.2 对电子设备的要求　　为增大 H ，应尽可能将通风孔开在机箱机柜的顶部与底部；为增大，在顶部与底部多开孔，常见通风孔如图所示。

　　 2.2 对电子设备的要求　　（ 2 ）设备内部的自然散热　　① 电子元件的散热

　　 b ．变压器：主要依靠传导散热。　　 c．晶体管：大功率晶体管应采用散热器。

　　 d ．集成电路：主要领先其外壳及引出线的对流、辐射和传导散热。如图所示。

　　 a ．电阻：温度与型式、尺寸、功耗、安装位置以及环境温度有关。通过传导及本身的辐射、对流来散热。

　　 2.2 对电子设备的要求　　② 合理布置元器件：　　 A ．在设备内部，保持距离。　　 a. 邻近两垂直发热表面， d/L ≥ 0.25 ，如图 (a) 。　　 b. 邻近的垂直发热表面与冷表面， d ≥ 0.25 ，如图 (b) 。　　 c. 邻近的水平发热圆柱体与冷上表面， d/D≥ 0.85 ，如图 (c) 。　　 d. 邻近的水平发热圆柱体与冷的垂直表面， d/D ≥0.7 ，如图 (d) 。　　 e. 邻近的水平发热圆柱体与冷的水平平底面， d/D≥0.65 ，如图 (e) 。

　　 2.2 对电子设备的要求　　 B．在印制板发热量大的放在气流上游。

　　 C ．对热敏感元件热屏蔽，如图所示。

　　 2.2 对电子设备的要求　　一块印制板，水平或垂直放置；多块印制板，垂直并列安装间隔不小于 30 mm 。提高印制板的散热能力，如图所示。　　③ 合理安排印制板

　　 2.2 对电子设备的要求　　④ 合理安排机箱内的结构件

　　增大进出风口的距离和它们的高度差，增强自然对流。大面积的元器件要防止可能出现的阻碍或阻断自然对流的气流。

　　 2 ．强迫通风散热　　适用于中、大功率的电子设备。基本形式有：　　① 抽风冷却　　② 鼓风冷却

　　 2.2 对电子设备的要求　　适用于热源比较分散的整机，抽风机常装在机柜顶部或机柜两侧。特点：风量大，风压小，分布均匀，如图（ a ）（ b ）所示。　　（ 1 ）整机的抽风冷却

　　 2.2 对电子设备的要求　　鼓风机安装在机柜下部，风压大，风量集中，如图（ a ）（ b ）所示。

　　（ 2 ）整机的鼓风冷却

* 2.2.4 　　元器件的散热器的选用 　　 2.2 对电子设备的要求

　　 1 ．晶体管的热阻和最大允许集电极电极功率的关系　　（ 1 ）计算公式

CMTajm PRTT

式中　 PCM —— 最大允许集电极功耗；　　　 Tjm —— 晶体管最大允许的结温度；　　　 Ta —— 环境温度；　　　 RT —— 热阻。

RT—— 热阻，单位是 ℃ /W 或 ℃ /mW ，反映晶体管的散热能力，热阻愈小则管子散热能力愈好。例如， 3AX81 的热阻，Rt=0.25 ℃/mW ，即集电极功耗每增加 1mW ，结温升高 0.25

℃ 。

　　 2.2 对电子设备的要求　　（ 2 ）讨论， PCM 与 RT 成反比，或提高晶体管的 PCM ，需要增加管子的散热能力，也就是减小它的热阻。主要方法是装散热器。最大允许 PCM 增大 5 倍以上。 　　 2 ．晶体管的散热系统　　（ 1 ）晶体管散热器　　① 平板型散热器，如图（ a ）。　　② 铝型材散热器，如图（ b ）。

　　 2.2 对电子设备的要求　　③ 叉指型散热器，如图（ c ）。

　　④ 辐射式散热器，如图（ d ）。

　　⑤ 针状散热器，如图（ e ）。

　　 2.2 对电子设备的要求　　（ 2 ）晶体管的散热系统分析

　　如图所示，晶体管耗散功率 PC ，结温度 Tj ，环境温度 Ta ，则由热路分析，功率晶体管总热阻为

C

ajT P

TTR

　　 2.2 对电子设备的要求　　若考虑散热途径，设散热器与管壳间接触热阻为 Rtc ，散热器与环境之间存在的热阻为 Rtf ，则功率管总热阻又为

tjtctfT RRRR

　　由两式可得 )( tjtc

C

ajtf RR

PTTR

　　式中， Rtj——晶体管的内热阻，通过手册可查。

　　 2.2 对电子设备的要求　　 3 ．晶体管散热器的选择 　　（ 1 ）散热计算基本关系 　　设 Tjm 为晶体管最高结温，在散热设计时，要求 Tj ≤ Tjm 所以

tfR )( tctjC

ajm RRP

TT

≤

　　又由热阻的含义 tfR ≤

C

fa

C

af

PT

PTT

　　式中， Tf 为散热器温度， Tfa 是散热器与环境之间的温度差，由以上两式得

Tfa≤TjmTaPC（ Rtj+Rtc ）

　　 2.2 对电子设备的要求　　（ 2 ）举例　　已选定使用 3DD4 晶体管，其功率 PC5W 。环境温度 Ta=25℃ ，管座与散热为干接触，试选定散热器。 　　解：① 由手册得： 3DD4 PCM=10W； Ttj=10 /W℃ ； Tjm=175℃ ；安装孔型为 F1 型。　　② 决定接触热阻 Rtc ：由题意并查表 2.4 得，

Rtc=0.55 /W℃ 。

　　 2.2 对电子设备的要求

tfR ≤ )( tctjC

ajm RRP

TT

tfR ≤ )55.010(5

25175

Rtf≤19.45 /W ℃

　　④ 选择散热器：查附录有几种铝型散热器均满足条件，为减小体积重量，选用 XC761 型 L=35mm 散热器，其热阻为 11.4 /W℃ 。

　　③ 计算散热器阻 Rtf ：

2.3  电子设备的减振与缓冲2.3.1 　振动与冲击对电子设备的危害2.3.2 　减振和缓冲基本原理 2.3.3 　常用减振器的选用 2.3.4 　电子设备减振缓冲的结构措施

2.3  电子设备的减振与缓冲　　振动与冲击对电子设备的危害主要有以下几方面：　　（ 1 ）插件从插座中跳出来，碰撞其他元器件造成破坏。　　（ 2 ）真空器件的电极变形、损坏。　　（ 3 ）弹性元件变形，产生接触不良或开路。　　（ 4 ）指针抖动造成视觉疲劳。　　（ 5 ）产生共振现象。　　（ 6 ）导线变形及位移，引起电感量和分布电容发生变化。　　（ 7 ）机壳和基础变形，脆性材料断裂。

2.3.1 　减振和缓冲基本原理

2.3  电子设备的减振与缓冲　　（ 8 ）防潮和密封措施受到破坏。　　（ 9 ）锡焊和熔焊处断开。　　（ 10 ）螺钉、螺母松开。有些用来调整电气特性的螺丝受振后会产生偏移。　　 1 ．振动：引起元器件或材料的疲劳损坏，故障约占 80 ％。　　 2 ．冲击：由于瞬时加速度很大而造成元器件或材料的应力损坏，故障约占 20 % 。

2.3  电子设备的减振与缓冲　　防振措施：　　（ 1 ）增强设备元器件的耐冲能力。潜力不大、不经济，较少采用。　　（ 2 ）安装减振器。　　 1 ．隔振的基本原理　

　　机械振动是物体受交变力的作用，在某一位置附近作往复运动。 例：单自由度自由振动系统（ m–k 系统）， m——振动物体， k——弹性物体，如图所示。

2.3.2 　 减振和缓冲基本原理

　　（ 1 ）振动系统的组成

2.3  电子设备的减振与缓冲　　（ 2 ）隔振原理　　隔振：通过在设备或器件上安装减振装置，隔离或减少其与外界间的机械振动传递。　　① 主动隔振与被动隔振　　 a ）主动隔振　　在振动物体与安装基础之间安装隔振器，以减少机器振动力向基础的传递量的措施。　　 b ）被动隔振　　　　在仪器设备与基础之间安装弹性支承即隔振器，以减少基础的振动对仪器设备的影响适度的措施。

2.3  电子设备的减振与缓冲　　② 隔振系统　　 A ．主动隔振　　 a ）定义：基础所受到的弹簧力及阻尼力的合力 FT 与作用在物体上的 F0 力相比，即

0T / FF

　　 b ）含义：传到基础上的力是原振支力的百分之几。

2.3  电子设备的减振与缓冲　　 c ）计算公式：

　　式中　

　　 f0—— 隔振系统的固有频率（ Hz ）；　　 f / f0—— 频率比，振动力的频率 f 与隔振系统的固有频率 f0 比；　　—— 减振器的阻尼比，它表示振动系统的阻尼情况阻尼比越大，表明阻尼作用越强（橡胶减振器的阻尼比为 0.02 ~ 0.15 ） 。

20

2220

20

2 /4/1//41 ffffff

　　 f—— 振动力的频率（ Hz ）；

2.3  电子设备的减振与缓冲　　 d ）结论：可见， 与频率比（ f/f0 ）及阻尼比 有关，三者关系可画成图示的曲线。　　当 f/f0=1 ，最大，系统处于共振状态；　　当 f/f0= ， =1 ，系统无隔振效果； 2

　　当 f/f0> 　 ， < 1 ，系统有隔振效果。

2

　　要获得满意的隔振效果，一般取频率比 f/f0 为 2.5~4.5 。

2.3  电子设备的减振与缓冲　　 B ．被动隔振　　 a ）定义：被隔离的物体振幅与基础振幅之比。　　 b ）计算公式：

2

0222

0

20

2

0

0

/4/1

/41

ffff

ffUx

　　式中　 x0 —— 物体的垂向振幅（ m ）；　　　　　 U0 —— 基础的垂向振幅（ m ）。　　与主动隔振的振动传递率计算表达式相同。

2.3  电子设备的减振与缓冲　　 a ）当 f/f01 时，发生共振，力求避免；　　 C ．结论　　 b ）不论阻尼大小只有 f/f0> 　，才有隔振效果； 2　　 c ）一般频率比 f/f0 取为 2.5 ~ 4.5 。　　 2 ．隔冲的基本原理　　（ 1 ）冲击：一种急剧的瞬间作用。　　（ 2 ）特点：时间虽短，作用强烈。　　（ 3 ）原理：当冲击动量一定，若冲击力作用的时间愈长则设备所受的冲击力愈小。因此，可通过延长冲击力作用的接触时间，减轻电子设备所受冲击作用。

2.3  电子设备的减振与缓冲　　（ 4 ）种类　　① 主动隔冲　　② 被动隔冲　　　减振器的刚度越小，阻尼越大，则冲击力的作用接触时间愈长，缓冲的效果愈好。可使用橡胶金属减振器。

2.3  电子设备的减振与缓冲2.3.3 　常用减振器的选用

　　 1 ．减振器的类型　　减振器部标（ SJ93-78 ），列出了电子产品使用的 14 个系列 102 种规格的标准减振器。　　（ 1 ）橡胶—金属减振器　　① 特点：橡胶是微孔性材料，变形时具有较大的内摩擦，故阻尼比 较高。

2.3  电子设备的减振与缓冲　　② 种类： JP 型平板式减振器及 JW 型碗形减振器

2.3  电子设备的减振与缓冲　　③ 主要性能：　　额定负荷的范围为 4.5 ~ 157.5 N ；　　在常温和额定负荷下，垂直方向静压缩位移为 1.2 ~ 2.0mm ；　　工作温度范围为 40 ~ 80℃ 。　　④ 安装示意图

2.3  电子设备的减振与缓冲　　（ 2 ）金属弹簧减振器　　用弹簧钢板或钢丝绕制而成。优点：适用于恶劣环境，性能稳定，刚度变化范围宽。缺点：阻尼比很小，共振时很危险。　　　（ 3 ）其他隔振材料　　① 隔振垫　　② 阴尼隔振板　　 2 ．减振器的选用原则　　（ 1 ）使用条件　　① 振源性质：决定了以隔振为主还是缓冲为主。　　② 环境条件：当温度范围超出 0 ~ 80 ℃ 或存在油类介质或光照条件下不宜使用橡胶减振器。

2.3  电子设备的减振与缓冲　　③ 外形尺寸：选用减振器的类型、数量依据。　　④ 耐振抗冲能力。　　　（ 2 ）参数条件　　① 阻尼比 ：以选用较大的阻尼比为宜。　　② 刚度 k ：若以减振为主，则刚度应软些，若以缓冲为主则刚度应略大些。　　③ 额定负荷 W ：一般要求所选减振器额定负荷应大于实际承载。

2.3  电子设备的减振与缓冲

　　 3 ．减振器的合理布置　　（ 1 ）各减振元件受力均匀。　　（ 2 ）安装平面最好在设备重心所在的平面。　　（ 3 ）同一设备的减振器先进人物同一型号的产品。

2.3.4 　电子设备减振缓冲的结构措施2.3  电子设备的减振与缓冲

　　 1 ．总体布局　　重量分布均匀，过重的部件应尽可能放在设备的下部。　　 2 ．元器件的布置和安装　　（ 1 ）导线手电缆　　① 尽量将几根导线编扎在一起，采用线夹分段固定，如图所示。其中，图（ a ）因引线短，刚度高而比图（ b ）好。

2.3  电子设备的减振与缓冲　　② 宜采用软导线，图（ a ）振动冲击时容易拉断或拉脱，图（ b ）振动冲击时有变形余量，导线套上绝缘套，可避免划伤。

　　（ 2 ）继电器　　① 两个固有频率不同的继电器并联，完成相同的功能。

2.3  电子设备的减振与缓冲　　② 根据结构特点安装，（ a ）最好。（ b ）次之。（ c ）最差。

2.3  电子设备的减振与缓冲　　（ 3 ）晶体管

　　图（ a ）用螺钉固定，耐振耐冲，图（ b ）、（ c ）本身不能牢固地固定，图（ b ）可采用压紧装置。图（ c ）把管脚锡焊在印制板上，但引线不能长，以提高刚度，防止共振现象发生。

2.3  电子设备的减振与缓冲　　（ 4 ）变压器　　尽量安装在设备的底层，靠近设备重心，螺栓应有防松装置。　　（ 5 ）电容器和电阻器　　剪短引线较大的电容和电阻器，用螺钉、支架固定在底座上。　　（ 6 ）印制电路板　　常用的减振措施：　　①增加板的厚度，提高板的结构刚度。　　② 橡胶减振器。

2.3  电子设备的减振与缓冲　　③ 增加板边缘与支承界面间的接触压力。　　④ 采用层状结构，在板中间夹以粘滞性阻尼材料。　　（ 7 ）机架和底座　　采用框架、板料金属底座和复杂开关的铸件，以及附加加强筋的方法。　　 3 ．其他措施　　（ 1 ）消除振源　　（ 2 ）隔离：在设备和基础之间安装减振器。

2.4 　电磁干扰及其屏蔽 2.4.1 　概述2.4.2 　电场屏蔽 2.4.3 　磁场屏蔽 2.4.4 　电磁场的屏蔽 2.4.5 　电路的屏蔽2.4.6 　新屏蔽方法 2.4.7 　馈线干扰的抑制 2.4.8 　地线干扰及其抑制

2.4  电磁干扰及其屏蔽2.4.1 　概述

　　 1 ．电磁干扰：外部、内部　　（ 1 ）外部电磁干扰：设备除所要接收的电磁波信号以外的其他电磁波的干扰。　　（ 2 ）内部电磁干扰（寄生耦合）：设备内部电路单元之间、元器件之间及导线之间的电磁方面的干扰。　　 2 ．屏蔽　　（ 1 ）定义：用导电或导磁材料制成的盒、壳、板和栅管等用以抑制电场、磁场及电磁场干扰的措施。

2.4  电磁干扰及其屏蔽　　（ 2 ）种类　　① 电屏蔽：用于抑制共地电路之间的电场干扰的屏蔽物。　　② 磁屏蔽：用以衰减恒定或低频磁场的屏蔽物。　　③ 电磁屏蔽：用于衰减高频电磁波的屏蔽物。 　　（ 3 ）作用　　对感应源来说，将辐射的电磁能量限制在一定的范围内，以减少对外界的影响。对受感器来说，把外界的电磁能量与受感器隔开，以减少外界的干扰。

2.4  电磁干扰及其屏蔽

　　 3 ．构成电磁干扰的三个要素：干扰源、传播途径、受感器。　　 4 ．电磁兼容性设计的任务：削弱干扰的能量，隔离或减弱传播途径，提高受感器的抗干扰能力。

2.4  电磁干扰及其屏蔽2.4.2 　电场屏蔽

　　如图所示，在干扰源和接收器之间设置良好接地的金属屏障，可抑制干扰源电场对接收器的影响。

2.4  电磁干扰及其屏蔽

　　减小 CSR 以减小 QR ，将被屏蔽物隔离并接地，使 VSS= 0 。 　　措施：

2.4  电磁干扰及其屏蔽　　 2 ．电场屏蔽结构　　（ 1 ）减少盒盖与盒体间的接触电阻　　如图（ a ）增加盒盖与盒体间的接触面积。图（ b ）利用螺钉、螺母坚固。

2.4  电磁干扰及其屏蔽　　（ 2 ）采用双层屏蔽盖结构　　如图所示。内表面与内屏蔽盖构成一个屏蔽，外表面与外层屏蔽盖又构成了另一个屏蔽盒，提高屏蔽效果。

2.4  电磁干扰及其屏蔽　　（ 3 ）采用分开的屏蔽盖　　屏蔽效果优于一个屏蔽盖的结构。

2.4  电磁干扰及其屏蔽　　图（ a ）为单面印制板，在信号线之间设置接地的印制导线，（ b ）为双面印制板，另加背面铜箔接地。 　　（ 4 ）印制导线屏蔽

2.4  电磁干扰及其屏蔽2.4.3 　磁场屏蔽

　　 1 ．磁场的屏蔽原理　　（ 1 ）原理　　在磁场强度为 H0 的均匀磁场中有一元件 T ，如图所示。

2.4  电磁干扰及其屏蔽　　 T 受到磁场 H0 的影响，为减少磁场对 T 的干扰，应设法降低元件 T 周围空间的磁场强度。将 T 放入一用高磁导率材料制成的屏蔽盒中，绝大部分磁通量经盒壁通过， H0 对 T 的干扰得到了很好的控制，起到了屏蔽效果。如图（ b ）所示。

2.4  电磁干扰及其屏蔽　　（ 2 ）讨论　　① 磁导率越高屏蔽效果越好。如钢、铁镍合金、不锈钢。　　② 间隙 l 越大，屏蔽效果越好。一般取 l / l 、 l / D（圆形）为 0.05 ~ 0.25 。　　③ 壁厚 t 越大，屏蔽效果越好。　　④ 屏蔽盒的安装方向，矩形的屏蔽盒，长边平等于磁力线。　　 2 ．磁场屏蔽的结构　　围绕减少磁阻工作，具体措施：　　（ 1 ）减小屏蔽盒（罩）接缝的磁阻

2.4  电磁干扰及其屏蔽　　采用如图所示结构；图（ a ）翻边卷口联接；图（ b ）搭接点焊、铆接；图（ c ）增大盒体和盒盖的套入高度，并用螺钉连接。

2.4  电磁干扰及其屏蔽　　（ 2 ）屏蔽盒（罩）接缝位置应平行于磁场　　要求：　　① 结构设计时安排好接缝。　　② 安装屏蔽盒（罩）时注意方向，如图所示。

2.4  电磁干扰及其屏蔽　　（ 3 ）正确布置屏蔽盒（罩）上的通风孔和接线孔　　注意其尺寸大小和方向布局，尽量少削弱导磁截面积和不增加导磁回路的长度，如图所示。

2.4  电磁干扰及其屏蔽　　（ 4 ）双层磁屏蔽　　如图所示。

2.4  电磁干扰及其屏蔽2.4.4 　电磁场的屏蔽

　　场强为 H0 （或 E0 ）的干扰电磁场，一部分在金属板的左界面处产生反射，另一部分透过界面向右传播，到达右界面的再次出现反射，最后通过右界面到达金属板右边区域的电磁波场强为 Ht（ Et ）。所以，金属板的存在，通过对电磁波的两次反射和 金 属板的 吸收， 使场强 从 H0 （ 或 E0 ）降到了 Ht（ Et ），取得了屏蔽效果。

　　 1 ．电磁场的屏蔽原理

　　结论：屏蔽效果由金属板的反射与吸收作用决定。

2.4  电磁干扰及其屏蔽　　（ 1 ）反射作用取决于金属板的导电性能，电导率 r 越高，反射作用越大，电磁场屏蔽的效果越好。　　（ 2 ）吸收作用是由于高频电磁场在金属板中产生感应涡流，提高金属板的表面导电性能，对增加感应涡流效果明显。　　总之，提高屏蔽效果，应选用高电导率材料做屏蔽体。

2.4  电磁干扰及其屏蔽　　 2 ．电磁场的屏蔽结构　　合理的结构设计是实现电磁屏蔽设计的重要手段。　　（ 1 ）缝隙结构　　缝隙的存在将会产生泄漏，降低电磁场屏蔽的效果。新导电材料（导电胶、导电腻子、导电润滑脂等）用于缝隙处填充，可减少电磁波泄漏。 　　（ 2 ）孔洞结构：孔洞会产生电磁场泄漏，降低屏蔽效果。应少开、开小孔；注意：　　① 少开长形孔洞。

2.4  电磁干扰及其屏蔽　　② 孔洞切口应顺着感应涡流流动方向，（ a ）（ d ）较好，（ b ）（ c ）较差。

2.4  电磁干扰及其屏蔽　　③ 调频线圈屏蔽盒安装，应使接缝不切断涡流。

2.4  电磁干扰及其屏蔽　　④ 大孔应安装金属网，如图所示。

2.4  电磁干扰及其屏蔽2.4.5 　电路的屏蔽

　　 1 ．电路的屏蔽　　遵循原则：　　（ 1 ）设备中具有不同频率的电路，应分别屏蔽，如振荡器、混频器、放大器、滤波器等。　　（ 2 ）多级放大，输出级对输入级的反馈大，则应加以屏蔽。　　（ 3 ）低电平级靠近高电平级，干扰电平与低电平级的输入电平可以比拟，则应屏蔽。

2.4  电磁干扰及其屏蔽　　（ 4 ）根据电路特性决定是否屏蔽。　　例如六级中放电路，如采用共发射极电路，则每级都需屏蔽，如采用共基极电路，级与级无需隔开。 　　 2 ．电路的屏蔽结构　　（ 1 ）屏蔽格结构　　如图所示。

2.4  电磁干扰及其屏蔽　　（ 2 ）独立屏蔽盒　　将需要屏蔽的元器件或电路装在单独的屏蔽盒式中。　　（ 3 ）双层屏蔽　　① 在低频磁场作用下，双层屏蔽的内外层材料应是高磁导率，如图。

2.4  电磁干扰及其屏蔽

　　② 在频带较宽的电磁场作用下，须通过高磁导率材料的磁分路屏蔽低频电磁场，同时高电导率材料的反射与吸收屏蔽高频电磁场。

　　③ 在调频电磁场作用下，选用两层均由高电导率材料制成的双层屏蔽盒。

2.4  电磁干扰及其屏蔽2.4.6 　新屏蔽方法

　　塑料外壳须采取新的屏蔽方法。　　 1 ．内壁粘贴一层或几层金属箔，接地。　　 2 ．用导电涂料和金属喷涂制成薄膜屏蔽层。由图可见，在 30 ~ 500MHz 范围内，屏蔽效能达到 40dB 以上。

2.4  电磁干扰及其屏蔽　　 1 ．隔离　　将相互干扰的馈线隔开一定距离，以切断或削弱它们之间的电磁耦合。　　隔离的原则和方法：　　（ 1 ）尽可能不平等排列。　　（ 2 ）保持与敏感线路间距或屏蔽敏感线路。　　（ 3 ）交、直流馈线必须隔离。间距大于 50 mm 。　　（ 4 ）调频导线要屏蔽。　　（ 5 ）功率较大的脉冲线路要屏蔽。

2.4.7 　馈线干扰的抑制

2.4  电磁干扰及其屏蔽　　 2 ．滤波　　滤波器是抑制干扰最有效的手段之一，滤波分为低通、高通、带能和带阻滤波器。　　电路形式如图所示。图（ a ）、（ b ）、（ c ）都是低通滤波电路。若将几种不同的电容器并联起来使用，则能同时滤去低频和高频。例如使用三个电容器的滤波电路， 8F 的电解质电容、 0.1F 的纸质电容、 100pF 的云母电容并联使用，依次滤除电源频率、音频和射频。图（ d ）是一多级滤波电路。

2.4  电磁干扰及其屏蔽

　　滤波电路结构与安装注意事项：　　（ 1 ）滤波电路本身要屏蔽。　　（ 2 ）输入线和输出结应屏蔽。　　（ 3 ）尽可能地靠近需要滤波的电路。　　（ 4 ）屏蔽盒的接地应良好。

2.4  电磁干扰及其屏蔽　　 3 ．导线的屏蔽　　各自屏蔽的几个部件，之间的调频连接线应屏蔽。

2.4  电磁干扰及其屏蔽　　（ 1 ）调频高电子平线的屏蔽　　隔离皮须两端接地才能起到电磁屏蔽的作用。

　　（ 2 ）调频低电平线的屏蔽　　屏蔽线也应两端接地，但若机架中有大的地电流，隔离皮一端接地。

2.4  电磁干扰及其屏蔽2.4.8 　地线干扰及其抑制

　　电子设备中，常将直流电源的某极作为电压的参考点，设电位为零，也就是“地”，连接这些“地”的导体称为地线。地线设置不好，会造成地线干扰。主要表现为：　　 1 ．地阻抗干扰　　因电流流经地线、地线存在阻抗所造成的干扰，叫做地阻抗干扰。如图所示。

2.4  电磁干扰及其屏蔽　　 2 ．地线干扰的抑制　　（ 1 ）增大地线的横截面积　　（ 2 ）合理选择接地形式　　电路各单元分别用各自的地线，最后并联于一个公共接地点。对于调频情况，应选取就近多点的接地方式，如图所示。

本章小结　　电子产品满足工作环境要求的关键是做好其结构设计中的热处理设计。本章主要从气候因素的防护、热设计、电磁兼容性设计、减振与缓冲等方面介绍了电子产品的结构工艺方法：　　① 气候因素如潮湿、霉菌、盐雾等对电子设备性能的影响及防护措施，从材料选用、表面涂覆、合理的结构设计等方面介绍了金属防腐蚀的相关知识。　　② 温度对设备的影响及电子设备散热原理，从热传导、热对流、热辐射的机理出发，分析了电子设备自然散热与强迫散热途径，提出了增强电子设备散热能力的方法与措施。

　　③ 电磁兼容性意义，电场、磁场、电磁场的屏蔽原理及提高屏蔽效果的措施，较详细地分析了各种屏蔽结构的特点及注意事项，介绍了目前一些较新的屏蔽技术。　　④ 振动与冲击的隔离原理，从单自由度振动出发，对元器件及整机结构两方面的振动情况进行了分析，提出了电子设备从结构方面提高隔振缓冲能力的方法与措施。

本章小结