Proe/Creo产品设计中的EMC结构设计要点

专业技术文章：Proe/Creo产品设计——电磁兼容性（EMC）结构设计


引言

在科技领域快速发展的背景下，电子、电气、信息设备的数量和种类不断增加，并且性能日益提升，使用场合和设备密度也随之增高。然而，这一进程导致电子设备在各种复杂电磁环境中运行时常受到电磁干扰的挑战，包括自我干扰源与外部干扰源的干扰，同时也可能引发对其他设备的干扰。因此，为了确保设备能在多种复杂的电磁环境中正常运作，电磁兼容性（EMC）设计在产品设计阶段不可或缺。忽视这一环节可能导致产品在最终使用阶段暴露出干扰问题。有效的电磁兼容性设计需要在结构设计阶段采取相应的策略，本文将重点探讨解决电磁干扰问题的核心要素及具体设计方法。

理论基础

电子设备结构中的电磁干扰主要通过传导干扰和辐射干扰两种方式表现。因此，电磁兼容性设计通常采用屏蔽、滤波、接地等方法来应对。其中：

屏蔽：通过金属板、网、盖、罩、盒等形成屏蔽体，阻止或减少电磁能量的传播。常见的屏蔽形式包括静电屏蔽、磁屏蔽和电磁屏蔽。

滤波：对电路中的干扰信号，通常通过电源线、信号线、控制线等进入电路造成干扰。因此，对公用电源线及通过干扰环境的导线设置滤波电路极为重要。

接地：正确的接地方法能够减少或避免电路间的相互干扰。接地方式主要包括串联一点接地、并联一点接地和多点接地，整机有独立有效的接地系统尤为重要。




机箱EMC结构设计

在电子设备中，机箱不仅作为连接电源线、信号线、控制线的载体，也是蒸发散热和调整电量的通道。同时，机箱及其构造的各个部分（如散热孔、调节孔、显示窗）往往存在连接不紧密的情况，这些因素共同影响电磁能的泄漏和机箱的电磁兼容性设计。以下是机箱结构设计中用于提高EMC性能的几个关键策略：

缝隙的屏蔽：针对机箱常见连接缝（例如上下盖、前后面板和箱体连接）优化设计。增加缝隙深度，提高结合面的加工精度或使用导电衬垫减少缝隙长度，均可有效提高屏蔽效果。涂覆导电涂料、减小螺钉间距亦是优化措施。

通风孔的屏蔽：在满足机箱内通风散热需求的同时，确保通风孔的EMC屏蔽。覆盖金属丝网或使用穿孔金属板均可通过物理阻隔减少漏泄。对于高频率下的性能提升，可以选择使用具备更好屏蔽性能的截止波导式通风孔板。

表头孔的屏蔽：面板上的指示仪表须安装于孔洞中，采取附加屏蔽，铺设导电衬垫，或使用有屏蔽功能的面板设计，确保电磁能量不外泄。

开关、指示灯的屏蔽：电源开关、转换开关等元件在操作时易泄漏电磁能，采用导电衬垫覆盖端面，或设置屏蔽罩，用以避免干扰。

显示屏的屏蔽：带有阴极射线管（CRT）的设备，在显示器开口附近屏蔽EMC问题尤为关键。通过将屏蔽罩与机箱连接起来，采用铁磁性材料模拟磁屏蔽能够有效降低外部干扰的耦合。

电源线的处理：电源线通过电源滤波器接入机箱，滤波器完善的屏蔽效果至关重要。安装位置及屏蔽罩与机箱壁板的电连接需关注，确保不破坏整体屏蔽性能。

保险丝座的屏蔽：对保险丝进行有效屏蔽，使用金属帽盖或附加屏蔽罩。这类设计需要关注电接触的连续性和屏蔽效应。