EMC är ett komplext ämne . Många människor i ett företaget eller projekt är involverade. Detta kräver samarbete. EMC berör många problemområden från elläran via el- och elektronik, högfrekvensteknik till mekanik och juridik.

 

EMC-egenskaper uttrycks förvisso i elektromagnetiska termer, men har stor inverkan på det mekaniska utförandet; allt från mikrokretsar, kretskort och kablage till apparathöljen och installationer. EMC är också relaterad till: säkerhet, tillförlitlighet, signalintegritet och produktkvalitet.

Skärmande låda

Det är en väletablerad uppfattning, att en heltäckande skärmande omslutning är det bästa och den mest effektiva lösningen på alla slags EMC-problem. Detta förfäktas gärna av företag, vilka tillhandahåller skåp, apparatlådor, rackar samt stativ av så kallade EMC-kvalitet.

 

Det är inte så lätt att åstadkomma en skärmande låda (se figur 1) som många tycks tro. Enligt min erfarenhet satsas mycket resurser (pengar och tid) på skärmning, ibland för mycket liten nytta. Skärmning och filtrering går nämligen hand i hand; det ena fungerar ej utan den andra. Alla ledare (t ex signaler och matning) som passerar skärmen måste filtreras eller direktanslutas (t ex jordning och kabelskärmar) till den närmaste delen av skärmen. Att försöka bygga eller köpa dyra så kallade ”EMC-täta” apparatlådor hjälper föga om man lämnar alla kablar och ledningar som passerar genom skärmen utan åtgärd.

Betrakta Figur 1: för att fungera som en effektiv skärm, måste alla dessa skisserade åtgärder genomföras utan slarv: Lådans material är metall och måste oftast bestå av minst två delar: låda och lock. Alla skarvar skall vara svetsade för att inte lämna öppningar. Om inte svetsning kan genomföras krävs ofta någon form av elektrisk packning i skarven mellan olika metalldelar. Notera att metallytorna, som packningen ligger an emot, måste vara elektriskt ledande trotts lågt yttryck från packningen.

• Locket måste tättas med hjälp av ledande packning och ytbehandling för att förhindra läckage.
• Teckenfönster och ventilationshål måste ofta också skärmas, t ex med nät.
• Oskärmade kablar skall vara filtrerade och filtren måste monteras i och ha god kontakt med skärmväggen.
• Skärmade kablars skärm skall anslutas runtomkontakterande till apparatskärmen.
• Metallaxel (t ex potentiometer eller andra reglage) är att betrakta som en ledare som passerar skärmen och skall hanteras därefter; anslut till skärmen med ledande packning.
• Anslutningsdon, som inte används, kan läcka och kan behöva täckas med skärmande täcklock.

Skärmning är ett av de begrepp som förknippas med EMC. Ofta får t ex mekanikkonstruktörerna i uppgift att bygga en skärmande låda, utan närmare kravspecifikation om t ex aktuellt frekvensområde och önskad dämpning.

 

Hur mycket dämpning är rimligt att förvänta sig? Här är några grova omdömen om skärmningsnivåer:

• 0 –10 dB obetydlig skärmning
• 10 – 30 dB minimigräns för meningsfull skärmning
• 30 – 60 dB generell skärmning
• 60 – 90 dB god skärmning
• 90 – 120 dB mycket god skärmning. (120 dB är extremt svårt att uppnå.)

Lite skärmningsteori

Skärmningens uppgift att skapa en zon vars elmiljö skiljer sig från omgivningen. Inuti det skärmade utrymmet (sk Faraday´s bur) kan till exempel en krets arbeta ostört, dvs. utan att påverkas av infallande elektromagnetiska fält (EM-fält). Skärmen är effektiv åt båda hållen och dämpar även energiläckaget från en krets. Observera att en sådan ideal skärmande låda inte har öppningar, springor eller anslutningar. Den svävar fritt och är helt tät.

 

Endast elektriskt ledande material lämpar sig för skärmning mot elektromagnetiska fält. Ju bättre ledningsförmåga desto effektivare skärm. Generellt sätt har homogena plåtar av alla vanliga metaller tillräckligt bra skärmningseffektivitet (dämpning) i de flesta frekvensområden. Undantaget är lågfrekventa magnetfält där de flesta metaller har låg dämpningsförmåga. För frekvenser under storleksordningen 10 Hz kan metaller med hög relativ permeabilitet ge effektivare dämpning. För frekvenser 10 – 1000 kHz behövs tjock plåt med god ledningsförmåga, t. ex aluminium eller koppar.

 

Metallnät har nästan lika bra dämpningsförmåga som homogen plåt, förutsatt att maskorna är små relativt aktuell våglängd. Ju tätare maskor ju högre dämpning.

 

Skärmningseffektiviteten hos skärmar av metall kan delas upp i två huvudkomponenter: Reflektionsdämpning(R) och Absorptionsdämpning(A).

Skärmningsstrategier

Man kan välja i mellan olika strategier:

 

Ett, ofta militärt använt, angreppssätt är att totalskärma, dvs att skärma alla enheter för sig och förbinda dom med varandra och med omgivningen via skärmade eller filtrerade kablar (Fig 2).

 

Ett annat är att använda lokala skärmar på kretskortet för vissa känsliga eller störande komponentgrupper (Fig 4)

 

 

En tredje skärmningsåtgärd kan vara att hålla avstånd mellan störningskälla och -offer. Det är en sk generell skärm, dvs en åtgärd som reducerar koppling (Fig 3).

 

 

Jordplan har i alla lägen en positiv inverkan på EMC-egenskaper (Fig 4). Ledare som befinner sig nära ett jordplan har sämre koppling till omgivningen än en ledare långt från ett jordplan.

 

Miklos Steiner

Teknikredaktör