CN101287353B - 具有电磁屏蔽功能的电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种具有电磁屏蔽功能的电子设备，所述电子设备包括屏蔽壳和外接电路板，所述屏蔽壳设置有开孔，所述开孔用于安装所述外接电路板，所述外接电路板包括接地部分，所述外接电路板包括至少一个接地点，所述接地点连接所述屏蔽壳。本发明提供的具有电磁屏蔽功能的电子设备在最大程度上弥补了由于安放外接电路板而破坏屏蔽壳的完整性所带来的内部电磁干扰泄漏问题，成本低廉，并且易于在现有机型上直接整改实施，提高了电子设备的EMC性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种电子设备，更具体的涉及一种具有电磁屏蔽功能的电子设备。
背景技术
电磁兼容(EMC)是指“一种器件、设备或系统的性能，它可以使其在自身环境下正常工作并且同时不会对此环境中任何其他设备产生强烈电磁干扰(IEEEC63.12-1987)。”对于无线收发设备来说，采用非连续频谱可部分实现EMC性能，但是很多有关的例子也表明EMC并不总是能够做到。例如在笔记本电脑和测试设备之间、打印机和台式电脑之间以及蜂窝电话和医疗仪器之间等都具有高频干扰，我们把这种干扰称为电磁干扰(EMI)。
所有电器和电子设备工作时都会有间歇或连续性电压电流变化，有时变化速率还相当快，这样会导致在不同频率内或一个频带间产生电磁能量，而相应的电路则会将这种能量发射到周围的环境中。EMI有两条途径离开或进入一个电路：辐射和传导。信号辐射是通过外壳的缝、槽、开孔或其他缺口泄漏出去；而信号传导则通过耦合到电源、信号和控制线上离开外壳，在开放的空间中自由辐射，从而产生干扰。
很多EMI抑制都采用外壳屏蔽和缝隙屏蔽结合的方式来实现，大多数时候下面这些简单原则可以有助于实现EMI屏蔽：从源头处降低干扰；通过屏蔽、过滤等方法将干扰产生电路隔离以及增强敏感电路的抗干扰能力等。对设计工程师而言，采用屏蔽材料是一种有效降低EMI的方法。如今已有多种外壳屏蔽材料得到广泛使用，从金属罐、薄金属片和箔带到在导电织物或卷带上喷射涂层及镀层(如导电漆及锌线喷涂等)。
只有如金属和铁之类导磁率高的材料才能在极低频率下达到较高屏蔽效率。这些材料的导磁率会随着频率增加而降低，另外如果初始磁场较强也会使导磁率降低，还有就是采用机械方法将屏蔽罩作成规定形状同样会降低导磁率。综上所述，选择用于屏蔽的高导磁性材料非常复杂，通常要向EMI屏蔽材料供应商以及有关咨询机构寻求解决方案。
在高频电场下，采用薄层金属作为外壳或内衬材料可达到良好的屏蔽效果，但条件是屏蔽必须连续，并将敏感部分完全遮盖住，没有缺口或缝隙(形成一个法拉第笼)。然而在实际中要制造一个无接缝及缺口的屏蔽罩是不可能的，由于屏蔽罩要分成多个部分进行制作，因此就会有缝隙需要接合，另外通常还得在屏蔽罩上打孔以便安装与插卡或装配组件的连线。
以等离子电视机为例，等离子电视机通常采用屏蔽方式作为最主要的电磁辐射防护措施。但由于安装键盘、遥控接收、指示灯等功能电路板的需要，在外壳上必须开启若干孔、槽，以便安放相应电路板，这样就导致屏蔽外壳不能形成全封闭式结构，使得屏蔽性能降低，内部电磁波容易从这些开孔处向外辐射。另外，连接信号处理电路板与这些外接功能电路板的导线往往比较长，容易形成天线效应，也会利用这些孔槽将电磁波向外辐射。
目前采用得最多的是在外接电路板的连接线上增加磁环的方法，来吸收通过导线向外辐射的电磁波。但由于开孔槽的存在，仍有一部分电磁波被泄漏到屏蔽壳外部，影响整机EMC性能。另外，外接电路板的参考地和信号处理电路板的参考地通过较长的导线相连，两个参考地之间就会产生一定的阻抗，其阻值等于作为地线的导线电阻值，而系统参考地仅通过信号处理电路板上的螺丝孔接到屏蔽壳上，使得屏蔽地与外接电路板的参考地之间形成电势差，使屏蔽效果变差。因此，本领域需要一种增强电子设备屏蔽能力的方法，用于降低电磁干扰。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种具有电磁屏蔽功能的电子设备，所述电子设备包括屏蔽壳和外接电路板，所述屏蔽壳设置有开孔，所述开孔用于安装所述外接电路板，所述外接电路板包括接地部分，所述外接电路板包括至少一个接地点，所述接地点连接所述屏蔽壳。
所述接地点可以为焊盘，所述焊盘通过焊接与所述屏蔽壳相连接。
所述接地点也可以为螺丝固定孔，所述外接电路板使用螺丝通过螺丝固定孔与所述屏蔽壳相连接。所述螺丝固定孔与所述屏蔽壳之间可以设置有屏蔽垫片。所述螺丝固定孔与所述螺丝之间也可以设置有屏蔽垫片。
所述接地点设置在所述外接电路板的四周。
所述电子设备包括信号处理电路板，所述外接电路板通过导线与所述信号处理电路板相连，所述导线上设置有磁环。所述导线包括地线，所述外接电路板的接地部分通过所述地线与所述信号处理电路板的接地部分相连。所述信号处理电路板的接地部分连接所述屏蔽壳。
所述电子设备为等离子电视机。
本发明提供的具有电磁屏蔽功能的电子设备在最大程度上弥补了由于安放外接电路板而破坏屏蔽壳的完整性所带来的内部电磁干扰泄漏问题，成本低廉，并且易于在现有机型上直接整改实施，提高了电子设备的EMC性能。
附图说明
图1所示为一个等离子电视机的示意图。
图2所示为一个等离子电视机的结构示意图。
图3所示为本发明的一种具有电磁屏蔽功能的电子设备的第一实施例的示意图。
图4所示为本发明的一种具有电磁屏蔽功能的电子设备的第二实施例的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，并使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面以等离子电视机为例，结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1所示为一个普通的等离子电视机的示意图。如图所示，等离子电视机100包括外壳110。图2所示为一个等离子电视机的结构示意图，如图所示，等离子电视机100包括屏蔽壳120、信号处理电路板130、外接电路板140、磁环150以及信号线160和地线170。其中，外接电路板140包括键盘、遥控接收、指示灯等功能电路板。从图中可以看出，为了方便安装外接电路板140，屏蔽壳120上设置有若干孔和槽，如图中的开孔180，这样就导致屏蔽壳120不能形成全封闭式结构，使得等离子电视机100的屏蔽性能降低，屏蔽壳120内部的电磁波容易从这些开孔处向外辐射。图中的屏蔽壳120上的开孔180直径为L。另外，连接信号处理电路板130与外接电路板140的信号线160和地线170往往比较长，容易形成天线效应，其产生的电磁波也会利用这些孔槽向外辐射。
目前采用得最多的是在外接电路板140的连接线上增加磁环150的方法，来吸收通过信号线160和地线170向外辐射的电磁波。但由于开孔180的存在，仍有一部分电磁波被泄漏到屏蔽壳外部，影响等离子电视机100整机的EMC性能。从图可以看到，外接电路板140的参考地和信号处理电路板130的参考地通过较长的导线相连，两个参考地之间就会产生一定的阻抗，其阻值等于作为地线的导线电阻值，而系统参考地仅通过信号处理电路板130上的螺丝孔190连接到屏蔽壳120上，使得屏蔽地与外接电路板140的参考地之间形成电势差，使屏蔽效果变差。
图3所示为本发明的一种具有电磁屏蔽功能的等离子电视机的第一实施例的示意图。如图所示，等离子电视机200包括屏蔽壳120、信号处理电路板130、外接电路板140、磁环150以及信号线160和地线170。其中，外接电路板140使用具有独立地平面的多层板或是具有较大面积铺地的单面板或双面板，并且该电路板上设置有按键、遥控接收等较低频数字、模拟电路单元，而没有射频电路等高频单元电路。和等离子电视机100不同，本实施例的等离子电视机200的外接电路板140上面设置有若干可供焊接外接导线的焊盘，或是用于螺丝固定的安装孔，这些焊盘或固定孔直接与外接电路板140上的地相连。
为了达到更好的屏蔽效果，本实施例的外接电路板140根据条件尽可能焊接多的接地短线在电路板的边缘焊盘上，在安装好外接电路板140后，将焊接好的接地短线的另一头固定在屏蔽壳120上，使电路板的地网络与机壳地相连。采用多跟短线的目的就是形成多点接地网络，尽量减小电路板自身的地网络与机壳地之间的电阻。外接电路板140的参考地通过长度较短的地线直接与屏蔽壳相连，由于外接电路板140具有铺地或完整的底层，因此整个等离子电视机的屏蔽层的缝隙就可以视为只有图2中A和B表示的一段，使得屏蔽层的缝隙大为减小。
由于任一频率电磁波的波长为：波长(λ)＝光速(C)/频率(Hz)，因而，当屏蔽层的缝隙长度为波长(截止频率)的一半时，射频RF波开始以20dB/10倍频(1/10截止频率)或6dB/8倍频(1/2截止频率)的速率衰减。通常RF发射频率越高衰减越严重，因为它的波长越短。
一旦知道了屏蔽罩内RF辐射的频率及强度，就可计算出屏蔽罩的最大允许缝隙和沟槽。例如如果需要对1GHz(波长为300mm)的辐射衰减26dB，则150mm的缝隙将会开始产生衰减，因此当存在小于150mm的缝隙时，1GHz辐射就会被衰减。所以对1GHz频率来讲，若需要衰减20dB，则缝隙应小于15mm(150mm的1/10)，需要衰减26dB时，缝隙应小于7.5mm(15mm的1/2以上)，需要衰减32dB时，缝隙应小于3.75mm(7.5mm的1/2以上)。
由此可见，由于本实施例的缝隙A和B远小于L，因此，本实施例的等离子电视机200比等离子电视机100的屏蔽效果要好得多。本实施例的等离子电视机200还可以采用合适的导电衬垫使缝隙大小限定在规定尺寸内，从而实现最好的屏蔽效果。
图4所示为本发明的一种具有电磁屏蔽功能的等离子电视机的第二实施例的示意图。如图所示，等离子电视机300包括屏蔽壳120、信号处理电路板130、外接电路板140以及信号线160和地线170。本实施例的外接电路板140上设置有若干固定孔，金属螺钉310通过这些固定孔与屏蔽壳120相连接，将外接电路板140连接在屏蔽壳120上。外接电路板140上的固定孔都与参考地网络直连，而且外接电路板140与屏蔽壳120接触的部位也可采用导电设计，因此采用螺丝固定连接屏蔽层地具有更好的接触效果。由于形成完整的屏蔽层，系统内部走线所套的磁环也能够随之去掉。
为了更好的达到屏蔽效果，本实施例的外接电路板140与屏蔽壳120之间可以设置有导电衬垫，导电衬垫的作用是减少接缝或接合处的槽、孔或缝隙，使RF辐射不会散发出去。EMI衬垫是一种导电介质，用于填补屏蔽罩内的空隙并提供连续低阻抗接点。通常EMI衬垫可在两个导体之间提供一种灵活的连接，使一个导体上的电流传至另一导体。封孔EMI衬垫可根据特定频率范围的屏蔽效率、密封强度等性能参数进行选定，大多数商用衬垫都具有足够的屏蔽性能以使设备满足EMC标准。目前可用的屏蔽和衬垫产品非常多，包括铍-铜接头、金属网线(带弹性内芯或不带)、嵌入橡胶中的金属网和定向线、导电橡胶以及具有金属镀层的聚氨酯泡沫衬垫等。大多数屏蔽材料制造商都可提供各种衬垫能达到的SE估计值，但要记住SE是个相对数值，还取决于孔隙、衬垫尺寸、衬垫压缩比以及材料成分等。衬垫有多种形状，可用于各种特定应用，包括有磨损、滑动以及带铰链的场合。目前许多衬垫带有粘胶或在衬垫上面就有固定装置，如挤压插入、管脚插入或倒钩装置等。
本发明在最大程度上弥补了由于安放外接电路板而破坏屏蔽壳的完整性所带来的内部EMI泄漏问题，操作简单，易于在现有机型上直接整改实施，具有较好的EMC测试效果，不仅可以用在等离子电视上，也能够应用在其它使用屏蔽方式作为提高EMC性能的电子设备上。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种具有电磁屏蔽功能的电子设备，所述电子设备包括屏蔽壳和外接电路板，所述屏蔽壳设置有开孔，所述开孔用于安装所述外接电路板，其特征在于：所述外接电路板包括至少一个接地点，所述接地点连接所述屏蔽壳。
2.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于：所述接地点为焊盘，所述焊盘通过焊接与所述屏蔽壳相连接。
3.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于：所述接地点为螺丝固定孔，所述外接电路板使用螺丝通过螺丝固定孔与所述屏蔽壳相连接。
4.根据权利要求3所述的电子设备，其特征在于：所述螺丝固定孔与所述屏蔽壳之间设置有屏蔽垫片。
5.根据权利要求3或4所述的电子设备，其特征在于：所述螺丝固定孔与所述螺丝之间设置有屏蔽垫片。
6.根据权利要求1-4任一所述的电子设备，其特征在于：所述接地点设置在所述外接电路板的四周。
7.根据权利要求1-4所述的电子设备，其特征在于：所述电子设备包括信号处理电路板，所述外接电路板通过导线与所述信号处理电路板相连，所述导线上设置有磁环。
8.根据权利要求7所述的电子设备，其特征在于：所述导线包括地线，所述外接电路板的接地部分通过所述地线与所述信号处理电路板的接地部分相连。
9.根据权利要求8所述的电子设备，其特征在于：所述信号处理电路板的接地部分连接所述屏蔽壳。
10.根据权利要求9所述的电子设备，其特征在于：所述电子设备为等离子电视机。
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