Экранирование (англ. electronic shielding) — это комплекс методов и средств защиты электронных устройств, компонентов и цепей от влияния паразитных электромагнитных полей (electromagnetic interference, EMI), а также для предотвращения излучения подобных полей самим устройством. Этот процесс реализуется путём установки физических барьеров — экранов (shield), которые отражают, поглощают или замыкают на себя силовые линии электрического (E) и магнитного (H) полей. В отличие от термина «экран», обозначающего сам объект, «экранирование» описывает функцию, процесс и результат его применения.
Принципы и типы экранирования
Эффективность экранирования (shielding effectiveness) зависит от типа поля, частоты, материала и геометрии барьера.
-
Электростатическое экранирование (Faraday cage) достигается с помощью любого проводящего замкнутого контура, соединённого с землёй (grounding). Поле замыкается на поверхности экрана, не проникая внутрь. Эффективно для высокочастотных полей.
-
Магнитостатическое экранирование требует использования материалов с высокой магнитной проницаемостью (high-permeability material), таких как пермаллой или ферриты, которые замыкают в себе магнитный поток (magnetic flux). Применяется для защиты от низкочастотных магнитных полей.
В практике проектирования печатных плат экранирование реализуется через использование внутренних слоёв земли и питания (ground/power planes), через установку металлических экранов (shield cans) над ВЧ-блоками, путём нанесения проводящих покрытий на корпуса и путём применения экранированных разъёмов (shielded connectors).
Проектирование для экранирования и нормативные требования
Обеспечение работающего экранирования является одной из задач проектирования для электромагнитной совместимости (Electromagnetic Compatibility, EMC). Стандарты, такие как IPC-2221 (разделы, касающиеся ЭМС) и IPC-2252 (Design Guide for RF/Microwave Circuit Boards), содержат рекомендации по размещению экранов и трассировке. Конечное изделие должно соответствовать нормативам по излучению и помехоустойчивости, установленным, например, в серии стандартов ГОСТ Р 51317 (адаптированных CISPR и IEC 61000).
Практика в производстве
В производстве печатных узлов реализация требований по экранированию включает:
-
Контроль качества и целостности экранирующих покрытий корпусов.
-
Правильный монтаж локальных металлических экранов с обеспечением непрерывного электрического контакта по всему периметру (low-impedance bond).
-
Проведение приёмочных испытаний на электромагнитную совместимость в специализированных лабораториях.
Источники: IPC-2221 «Generic Standard on Printed Board Design», IPC-2252 «Design Guide for RF/Microwave Circuit Boards», стандарты по ЭМС ГОСТ Р 51317 и IEC 61000, справочники по электромагнитной совместимости.