EMC风险分析-电缆屏蔽（CS）分析

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我是靠谱客的博主花痴大炮，最近开发中收集的这篇文章主要介绍EMC风险分析-电缆屏蔽（CS）分析，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

1 概述

EMC风险评估时，风险要素根据风险评估依据进行分析、赋值的过程叫风险分析。设备EMC风险评估中存在19个风险要素。针对这19个风险要素，形成19个风险分析项目。风险分析的第二项是“电缆屏蔽 Cable shielding, CS分析”。

2 术语

-电缆屏蔽：Cable shielding, CS

屏蔽电缆的屏蔽效能或屏蔽层的搭接,GB/T38659.1 2020中定义的风险要素B；；

该项目的基础信息如下：

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3 理想模型要求

屏蔽电缆的存在将导致本来要流入信号线的干扰电流转移至屏蔽层上，电缆屏蔽会降低流入电缆及PCB上的共模干扰电流。同时，电缆的屏蔽层可以给内导体上的共模EMI电流提供回流路劲，降低电缆的EMI辐射。

为了充分发挥电缆屏蔽层的屏蔽效能，减小“Pigtail”效应，因此，理想模型中电缆的连接位置需要满足的要求是：

1）金属外壳产品屏蔽层必须在连接器入口处与接地的金属板或金属连接器外壳相连，并做360度搭接；

2）对于浮地设备，必须与GND并做360度搭接。

4 原理解读

4.1 电缆屏蔽与EMI

当电缆不存在屏蔽层时，如下图1所示，若电缆上流过共模电流，电流的周边产生磁场，共模电流通过寄生电容到达参考地，寄生电容中流过电流的前提是两端有可变电压。这个可变的电压的驱使下，电缆与参考接地板之间引起了可变的电场。于是就产生了EMI辐射。

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图1

当电缆被屏蔽后（如下图2所示），屏蔽层的出现，给原电缆上流过共模电流提供了一个回流路径。屏蔽层中的回流方向与屏蔽层内原电缆中共模电流方向相反，两者产生的磁场方向也相反，由于屏蔽层将内部电缆紧裹的效应，导致电缆内导体与屏蔽层之间存在等效重合的效应，这就屏蔽层内原电缆中共模电流产生的磁场与使屏蔽层中的回流产生的磁场有抵消的效应。这种抵消的效应就是屏蔽效果。于是EMI辐射降低。

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图2

为了让屏蔽层发挥出屏蔽效果，屏蔽层一定要与产品壳体互连，如果屏蔽层不做任何连接，那么就意味着EMI共模电流的回流路径不通，屏蔽层无法提供内部电缆共模电流的回流.

为了更大程度的发挥屏蔽电缆的屏蔽效果。要使屏蔽层与内部电缆形成最大程度的对称效应。这种对称效应主要靠电缆的物理结构来保证的，当屏蔽层出现“猪尾巴”时，这种对称被破坏，屏蔽效能就会降低。在等效原理图上表现为差模漏感的增加。屏蔽层的厚度或编织度也是实现这种对称效应的因素。编织度越低，厚度越小，屏蔽效果也会越差；

一根具有完美屏蔽效果的屏蔽电缆，其内部导体与屏蔽层的关系可以等效为一个共模电感。屏蔽电缆的屏蔽层和屏蔽层内的导体犹如共模电感的两路，如图3所示。屏蔽电缆屏蔽效能的失效是因为等效电路中漏感的增大。

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图3

4.2 电缆屏蔽与EMS

从上一节描述可知：

n一根具有完美屏蔽效果的屏蔽电缆，其内部导体与屏蔽层的关系可以等效为一个共模电感。屏蔽电缆屏蔽效能的失效是因为等效电路中漏感的增大。

n 屏蔽电缆的屏蔽层和屏蔽层内的导体犹如共模电感的两路。

分析EMS问题，可以先分析产品电缆没有屏蔽层时的情况。如图4所示，当电缆上出现电磁场的感应共模电流或直接注入共模电流时，电流会通过电缆流入与其连接的PCB板，而影响PCB中的电路。

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图4

当电缆出现屏蔽层时，屏蔽层的出现，使干扰的注入点发生了改变。原先感应或注入在信号线上的共模电流，转移到了屏蔽层上。屏蔽层中感应或注入的共模干扰电流是否会继续注入到内部导体中，取决于屏蔽层与内部导体的关系。一根完美的屏蔽电缆，其屏蔽层和内部导体可以等效成共模电感中的两路，即图中屏蔽电缆的1、2、3、4可以等效等共模电感的4个端口。

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图5

在这种情况下，当屏蔽层的1向2流过共模电流时，1、2两端产生的电位差同样会出现在屏蔽层内部导体的3、4两端（共模电感的两路是互为互感关系，并且每一路的自感等于互感），最终不会导致屏蔽层与内导体之外出现电位差。正因为屏蔽层与内导体之间不存在电位差，感应或注入在屏蔽层上的共模电流就无法通过屏蔽层与内导体之间的分布电容进入屏蔽层内的导线（电容两端要有可变电压才能引起电容中有电流流过），相当于干扰被屏蔽在外部。可见：