使用板级屏蔽降低电磁干扰

在设计电子设备时，减少电磁干扰(EMI)是一个关键挑战。在本文中，我们将探讨电磁干扰的挑战，板级屏蔽(BLS)在降低电磁干扰方面的作用，以及在选择BLS时要记住的关键标准。

EMI问题

EMI是系统中不同部分之间的相互干扰。EMI影响操作，适当的EMI管理为在市场上销售的产品提供FCC合规性。例如，在笔记本电脑或平板电脑中，你有一个用于无线访问的CPU和一个无线电，这些可能会相互干扰。存储设备也会辐射噪音，这会干扰无线设备的性能。当EMI存在时，它会降低Wi-Fi或蓝牙无线电的清晰度。另一个例子是开关电源，它辐射EMI并影响存储设备的正常运行。

EMI一直是一个设计问题，但由于物联网(IoT)等趋势要求更小、更高功能的设备，这是一个日益严重的问题。更新的设备也倾向于在更高的频率下运行，无线组件从几年前的800或900 MHz增加到今天的5 GHz。

EMI的解决方案

减少EMI的旧方法是将EMI源与其他组件物理分离。但随着最终产品变得越来越小，这种方法已经不可能了。

另一种方法是使用复杂的PCB设计或滤波来降低噪声。例如，在较高频率的设备(10-20 GHz)中，可以使用微波吸收器。微波吸收器是用来吸收射频并将其转化为热量的。有窄带吸收器和宽带吸收器。设计人员使用窄带类型吸收一个特定的频率，而他们使用宽带吸收器吸收一个频率范围。然而，使用复杂的PCB设计或滤波的问题是，它可能非常昂贵。

更常见的替代方案是在有噪声的组件周围部署屏蔽。BLS基本上是一个五边形的冲压金属块，利用PCB地平面在组件周围创建法拉第笼。大多数BLS都是围绕客户系统的特定IC或区域进行定制设计，但也有针对标准组件或标准区域大小的标准设计。

由于工具成本的原因，定制设计稍微贵一些，而且它们延长了上市时间，因为它们需要4到6周的时间才能制造出来，而标准的BLS设计已经现成，不包括工具成本。如果设计人员在设计PCB时计划屏蔽，他们可以在早期定义电路板面积或使用与标准BLS产品兼容的组件。然而，一个问题是，标准BLS产品可能会限制设计，因为屏蔽的高度-许多标准BLS部件对于某些应用程序(如平板电脑或手机)来说太高了。TE Connectivity为BLS提供标准设计和定制解决方案。

使用BLS

使用BLS有两种基本方法。您可以使用它来包含一个噪声组件，通过在其周围放置一个屏蔽来包含辐射频率，或者使用它来保护一个组件，在您想要隔离EMI的组件周围放置一个屏蔽。

例如，如果一个收音机在存储器设备旁边，并且您希望消除收音机的EMI影响存储器设备的运行，那么您可以屏蔽存储器设备来保护它，因为您不希望通过屏蔽来降低收音机的性能。另一种方法是当你有一个电源，例如-你不希望电源辐射EMI和影响其他组件，所以你包含一个BLS电源。

选择劳工统计局的标准

在为您的应用程序选择BLS时，有四个关键标准需要考虑。首先是可访问性。被屏蔽的组件是否可以访问?如果是这样，设计师应该使用两件式的盾牌，有一个四边框架和一个可以拆卸的盖子。如果可访问性不是一个问题，设计师可以使用一个整体，五面屏蔽。

第二个需要考虑的问题是您计划屏蔽的组件的工作频率。较高频率需要较小孔径尺寸的屏蔽(金属屏蔽中的槽或接缝)，而较低频率可以使用较大孔径尺寸的屏蔽。例如，在800mhz这样的低频下，孔的大小可以是4ghz这样的高频下的4倍，并且仍然可以达到类似的屏蔽效果范围。

第三件要考虑的事情是重量。例如，在设计手机、平板电脑或笔记本电脑时，你经常想把重量降到最低，所以你可能会选择铝屏蔽，而不是用更重的冷轧钢制成的屏蔽。也有其他材料制成的盾牌，如镍银，但它们比标准材料贵。

散热是另一个问题。当屏蔽组件时，可能会为所覆盖的组件带来热问题。例如，如果您试图屏蔽高端CPU，热量将成为一个问题，组件将无法正常运行。这个问题的解决方案是使用铝而不是钢BLS产品。铝有很高的导热性，所以你可以用它作为一个散热器，把热量从组件中带走。

EMI是电子元件生活中的一个事实，在产品越来越小的时代，BLS是处理它的标准方法。通过在设计PCB时考虑屏蔽的需求，您可以使用现成的BLS产品，从而降低成本并缩短上市时间。

Vu虫胶他是TE Connectivity数据和设备业务部门的研发/产品开发工程师。他获得了文学学士学位圣地亚哥大学电气工程学士学位，辅修数学。Vu拥有近十年为数据通信、消费、工业和汽车市场开发EMI/RFI屏蔽解决方案的经验。他曾与微软、思科、Itron和霍尼韦尔等公司合作，为其降低EMI/RFI要求设计电路板级屏蔽。