噪声抑制片有利于 EMI 控制设计

[导读]任何电子产品都必须通过适用的电磁兼容性 (EMC) 测试，然后才能投放到目标市场。认识到预防胜于治疗，从开发的早期阶段就进行合规性设计通常是理想的选择。可以采取各种方法，从应用已知的最佳实践到使用 EMC 模拟器(如果有)，以及在内部或与专业合作伙伴一起进行 EMC 预测试。

任何电子产品都必须通过适用的电磁兼容性 (EMC) 测试，然后才能投放到目标市场。认识到预防胜于治疗，从开发的早期阶段就进行合规性设计通常是理想的选择。可以采取各种方法，从应用已知的最佳实践到使用 EMC 模拟器(如果有)，以及在内部或与专业合作伙伴一起进行 EMC 预测试。

然而，尽管计划周密，但在经批准的测试机构进行强制测试可能会带来意外。需要尽快找到解决方案;在如此后期的开发阶段进行任何重大的重新设计都是昂贵的并且会导致延误。典型的方法包括在已知的故障点放置额外的低通滤波器(通常使用铁氧体磁珠)，以减少传导干扰或引入屏蔽以阻止辐射发射并保护敏感组件。

作为替代方案，复合磁性材料可作为柔性片材使用，可以对其进行修剪和成型，以阻止特定位置的 EMI 信号。这些噪声抑制片 (NSS) 材料具有各种磁导率等级，允许设计人员通过选择适当的值和合适的厚度来衰减给定频段内的干扰。该材料可以切割成适当的尺寸，并使用自粘背衬用作防护罩。

NSS 材料相对易于使用，并且绕过了生产金属屏蔽层时通常遇到的定制设计和制造挑战，而金属屏蔽层在最终组装过程中必须粘合或用螺钉固定到位。也许不太为人所知的是，NSS 可以围绕电源线等电线形成，作为铁氧体磁珠和磁芯的优雅替代品，方法是将其缠绕在电缆上，并使用方便且易于生产的热缩套管轻松固定(图 1)。

图 1以下是工程师如何应用 NSS 来衰减组件和电缆的 EMI。

然而，当干扰出现时，将 NSS 放置在麻烦地点作为战术响应只是这些材料的多种使用方式之一。在产品的早期阶段设计时，NSS 也可以成为战略盟友。除了帮助确保 EMC 合规性之外，它还可以用于增强系统性能的各个方面，例如能源效率和静电放电 (ESD) 保护。

因此，检查 NSS 的结构和属性可以帮助设计人员了解其多功能性和对广泛应用的支持。

NSS 成分和特性

NSS是在聚合物基体中混合微米级磁性材料粉末而制成的复合磁性材料(图2)。

图2 NSS是一种复合磁性材料。

该材料具有复磁导率 (μ)，包括两个分量 μ '和 μ ' '。 μ '的值决定了材料支撑磁通量的能力，而 μ ' '则表示噪声吸收效果。

在数学上，它表达如下：

μ = μ ′ – j μ ′ ′

这里，μ '和 μ ' '分别类似于电感和电阻特性。随着信号频率的增加，μ '达到阈值并开始快速下降，同时 μ ' '上升(图 3)。

图 3 NSS 材料具有复杂的渗透率等级。

通过仔细控制这些特性，KEMET 创建了 Flex Suppressor NSS 系列，该系列具有衰减噪声信号和维持 1 MHz 至 40 GHz 不同频段内磁通量的特性(图 4)。它们用于从消费电子产品和汽车信息娱乐到超高频 (SHF) 设备(例如5G基础设施)的应用。

图 4 NSS 材料可以衰减各种频率范围内的不需要的噪声。

NSS 噪声吸收

认识到在任何电子设计项目开始时都应适当考虑 EMC 设计，NSS 从一开始就可以被视为解决方案的一部分。此外，除了防止与附近设备发生不必要的交互之外，防止系统自身干扰也很重要。

任何系统都可能包含大量干扰源，例如来自外壳内部或屏幕或扬声器孔等开口的信号反射，以及 IC 或电缆辐射的噪声。在多板组装中，防止基板之间的串扰也很重要。在电路中的多个点放置滤波器，并引入屏蔽来处理各种噪声信号，可能会使设计复杂化并增加材料清单。或者，应用一个或多个单独的 NSS 可以更快、更简单。无需电路板空间、接地或焊接组件(例如 LC 滤波器)。

图 5显示了用于无线设备(例如手机、物联网节点和网关)以及远程控制中的灵敏度降低接收器电路的 NSS，以确保可靠的通信和最佳范围。这样，有效使用 NSS 可以降低射频发射器功率要求并简化接收器设计，从而具有低功耗、长电池寿命和小尺寸等优点。