EMC

케이블 차폐 효과

전달 임피던스 모델을 사용하여 동축 또는 차폐 케이블의 주파수 대비 차폐 효과를 계산합니다.

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공식

SE = 20·log₁₀(V_no-shield / V_shield)

작동 방식

케이블 실드 효과 계산기는 차폐 케이블의 전송 임피던스와 차폐 효과를 계산합니다. 이는 EMC 규정 준수, 시스템 수준의 방사 방사 제어 및 외부 간섭에 대한 내성에 필수적입니다.EMC 엔지니어들은 이를 사용하여 CISPR 32 클래스 B 규정 준수 및 MIL-STD-461G RE102 준수에 필요한 40-80dB 케이블 차폐를 달성할 수 있습니다.

헨리 오트의 'EMC 엔지니어링'과 MIL-HDBK-1857 자료에 따르면, 핵심 파라미터는 전송 임피던스 Z_t (mohm/m) 이며, 이는 실드 전류를 내부 도체의 유도 전압과 관련시킵니다. V_inner = Z_t x i_shield x L. 저주파수 (약 1MHz 미만) 에서 Z_t는 실드 DC 저항과 같습니다.더 높은 주파수에서는 스킨 효과가 초기에는 Z_t를 감소시키지만 브레이드 조리개를 사용하면 Z_t가 약 10MHz 이상으로 상승합니다.

차폐 효과 SE = 20 x log10 (Z_Ref/ (Z_t x L)), 여기서 Z_ref는 일반적으로 10옴 기준입니다.100MHz에서 Z_t = 10옴/m이고 L = 2m인 케이블의 SE = 20 x log10 (10/ (10x2)) = -6dB입니다. 100MHz에서 SE가 음수이면 케이블이 실제로 노이즈 IN을 결합하고 있다는 의미입니다.CISPR 32에 따르면 케이블은 주로 배출원이 되는 것을 피하려면 SE 이상이 40dB에 도달해야 합니다.

이중 차폐 케이블 (포일 및 브레이드) 은 포일의 100% 커버리지와 브레이드의 낮은 DC 저항을 결합하여 SE > 60dB를 달성합니다.MIL-C-17 기준 3축 케이블의 SE 성능은 100dB를 초과합니다.대부분의 산업용 애플리케이션에서 적용 범위가 85% 이상인 단일 브레이드는 100MHz 미만의 적절한 30-50dB SE를 제공합니다.

계산 예제

문제: 단일 브레이드 실드가 있는 2m USB 케이블의 케이블 차폐를 평가하십시오 (z_t = DC에서는 20mOhm/m, 제곱미터 (1 + (f/10MHz) ^2) 로 상승).CISPR 32 클래스 B에 적합한가요?

Ott별 솔루션: 1.30MHz (CISPR 32 라디에이티드 스타트) 에서: z_t = 20 x 제곱 피트 (1 + 9) = 63옴/m 2.100MHz에서: Z_t = 20 x sqrt (1 + 100) = 201 옴/m 3.300MHz에서: Z_t = 20 x sqrt (1 + 900) = 600 옴/m 4.100MHz에서의 SE: SE = 20 x log10 (10/ (201 x 2)) = 20 x log10 (0.025) = -32 데시벨 5.100MHz에서 10mA의 내부 실드 전류 사용 시: V_커플드 = 201e-3 x 0.01 x 2 = 4mV 6.50옴 양단의 이 전압은 LISN = 4mV/50 = 80uA이며, 방사 필드는 3m에서 약 66dBUV/m을 방출합니다.

분석: 이 케이블은 10MHz 이상에서 네거티브 차폐 기능을 제공하며 안테나 역할을 합니다.CISPR 32를 준수하려면 이중 차폐 케이블 (100MHz에서 z_t < 10mohm/m) 이 필요하거나 20dB 추가 억제 기능을 위한 페라이트 클램프를 추가해야 합니다.

실용적인 팁

✓커넥터에 360도 실드 터미네이션 사용 — MIL-STD-461G 기준, 피그테일 그라운드는 20-50nH 인덕턴스를 추가하여 30MHz 이상에서 SE 성능을 10-20dB 저하시킵니다.백쉘 클램프 또는 크림프 터미네이션은 1nH 미만을 제공합니다.
✓케이블 양쪽 끝에 페라이트 클램프를 추가하십시오. Murata에 따르면 스냅온 페라이트는 30-500MHz에서 10-20dB의 추가 CM 감쇠를 제공하여 종단 품질이 불확실한 경우 케이블 실드를 보완합니다.
✓100MHz 이상의 주파수에는 이중 차폐 케이블을 사용하십시오. CISPR 32 설계 가이드에 따르면 단일 브레이드 SE는 100MHz 이상에서는 성능이 크게 저하되고 이중 실드 (포일+브레이드) 는 60+dB ~ 1GHz를 유지합니다.

흔한 실수

✗한쪽 끝의 접지 차폐만 가능 — Ott당 단일 지점 접지는 전기장만 차폐합니다. 자기장 결합 (약 1MHz 이상에서 우세함) 에는 실드 전류 흐름이 필요하므로 양쪽 끝 접지가 필요합니다.예외: 20kHz 미만의 오디오 주파수에서는 그라운드 루프로 인해 50/60Hz 잡음이 발생합니다.
✗터미네이션을 확인하지 않고 쉴드 효율 등급에 의존 — MIL-HDBK-1857 기준, 피그테일 접지 터미네이션은 10MHz 이상에서 쉴드를 우회하는 10-30nH 인덕턴스를 추가합니다.커넥터 백셸에는 360도 원주 방향 본딩을 사용하십시오.
✗포일 쉴드가 브레이드보다 낫다고 가정하면 포일은 100% 광학 커버리지를 제공하지만 얇은 알루미늄 (일반적으로 10um) 으로 인해 DC에서는 브레이드보다 Z_t가 더 높습니다.Ott의 경우 포일-브레이드 조합이 최상의 성능을 제공합니다. 즉, 고주파에는 포일, 저주파에는 브레이드입니다.

자주 묻는 질문

포일 실드가 브레이드 실드보다 성능이 좋습니까?

Ott당 주파수에 따라 다름: 포일은 100% 커버리지 (조리개 없음) 를 제공하지만 얇은 알루미늄은 DC 저항이 더 높습니다. 브레이드는 DC 저항은 낮지만 조리개 면적은 80-95% 입니다.10MHz 미만에서는 브레이드가 유리하고, 100MHz 이상에서는 포일이 유리합니다.최고의 성능: 포일+브레이드 조합은 MIL-C-17 사양에 따라 전체 스펙트럼에서 SE > 60dB를 달성합니다.

일부 표준에서 실드의 한쪽 끝만 접지하도록 지정하는 이유는 무엇입니까?

Ott에 따르면 단일 포인트 접지는 오디오 시스템에서 가청 잡음을 유발하는 50/60Hz의 접지 루프 전류를 방지합니다.그러나 1포인트 접지는 약 1kHz 이상의 자기장 차폐를 제공하지 않습니다.EMC 애플리케이션 (30MHz ~ 1GHz) 의 경우 항상 양쪽 끝을 접지하십시오.오디오의 경우 단일 포인트 접지 대신 밸런스 (차동) 신호 처리를 사용하여 공통 모드 잡음을 제거하십시오.

CISPR 32 클래스 B 규정 준수를 위한 최소 SE는 얼마입니까?

고정된 최소값 없음 - 내부 소음 수준에 따라 다름Ott에 따르면, 일반적인 규칙: 케이블이 주요 소스가 되려면 내부 방출량이 제한값보다 20dB 낮아야 합니다.PCB 배출량이 50dBUV/m이고 한도가 40dBUV/m인 경우 케이블 SE는 30dB 이상이어야 합니다 (50-30=20dBUV/m 케이블 기여도를 달성하려면).실제로 안정적인 규정 준수 마진을 위해서는 40dB 이상 SE를 사용하는 것이 좋습니다.

케이블 길이는 차폐 효과에 어떤 영향을 미칩니까?

SE는 길이가 두 배로 늘어날 때마다 6dB 감소합니다. Z_t는 미터당 값이므로 케이블이 길수록 잡음이 더 커집니다.또한 문제가 되는 주파수에서 람다/4보다 긴 케이블은 방사 성능이 향상된 공진 안테나가 됩니다.MIL-HDBK-1857 기준으로 1m 케이블은 75MHz (1/4파) 에서 공진하고, 2m 케이블은 37.5MHz에서 공진합니다.EMC용 케이블은 가능한 한 짧게 유지하십시오.

전송 임피던스를 측정할 수 있습니까?

예. IEC 62153-4-3 (3축 방식) 또는 MIL-STD-1377 기준입니다.실드 외부 표면에 알려진 전류를 주입하고 단위 길이당 내부 도체의 유도 전압을 측정합니다.장비: 신호 발생기, RF 증폭기, 주입 설비, 스펙트럼 분석기.전송 임피던스 테스트 픽스처는 피셔 커스텀 커뮤니케이션즈 등에서 구입할 수 있습니다.결과는 제조업체 데이터시트 곡선입니다.

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