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电脑机箱—将防辐射进行到底

         家用电器、电脑等是常见的EMI污染源,随着人们健康、环保意识的增强,EMI也越来越被重视和关注。很多朋友在电脑防EMI上仍存在很大误区。他们认为只有电脑显示器才会产生EMI,而电脑主机则不会,从而只对电脑显示器产生的EMI进行了防护而忽视了机箱防EMI的重要性。在此,笔者就全面系统地为广大客户及读者朋友介绍有关机箱防EMI专业知识。
EMI,是Electro Magnetic Interference的缩写,直译成中文就是“电磁干扰”的意思,分为传导干扰(CI)和辐射干扰(RI)。这里所讲的EMI属于辐射干扰,所谓“辐射干扰”,就是交变电流形成的电磁波向周围辐射的过程,也被称为“电磁辐射”。电脑主机是除显示器之外的另一大辐射源,当电脑主机开始运行时,内部配件如电源、主板、内存、显卡等都有电流通过,当通过这些配件的电流方向和大小持续不断变化时就会产生 “电磁波”并向外辐射。当这种电磁辐射超过一定强度(即安全卫生标准限值)时,就会产生负面效应,引起人体的不同病变和危害。
好在机箱的金属外壳对电磁辐射能起到一定的屏蔽作用。但不同材料、不同设计、不同制造工艺的机箱,其防辐射能力也不相同。设计不合理的机箱,会造成主机电磁辐射的外泄超标,给客户及读者朋友的健康带来威胁。广大客户及读者朋友在享受电脑带来的便捷、乐趣的同时,想要免受EMI之害,掌握一定机箱防EMI知识、选购一款防辐射机箱是关键。
机箱防辐射原理 机箱防辐射就是对电脑主机产生的EMI进行屏蔽。屏蔽原理主要有两种:一是利用机箱材料的导电性对电磁波的反射原理来对电磁波进行屏蔽;二是利用机箱材料的磁性对电磁波的吸收原理进行屏蔽。
机箱防辐射设计 电磁屏蔽装置一般为金属材料制成的封闭壳体。当交变电磁场传向机箱金属壳体时,一部分被金属壳体表面所反射,一部分在壳体内部被吸收,这样透过壳体的电磁场强度便大幅度衰减,从而达到保护人体健康的目的。对于机箱来说,主要从以下三个方面着手:
优质板材防辐射 电脑主机采用金属板材做机箱,既能固定主机,又具有电磁屏蔽作用。其电磁屏蔽效能与金属平板材料的电导率、磁导率及吸收损耗有关;而对于同种金属材料,板材越厚,屏蔽效果才会越好。例如在f=150kHz时,不锈钢相对于铜的电导率(σCu=5.8×107Ω/m)为0.02,相对磁导率为1000,吸收损耗为220 /(dB/m);而铝相对于铜的电导率(σCu=5.8×107Ω/m)为0.61,相对磁导率1,吸收损耗40 /(dB/m)。对比不锈钢和铝两种材料的电导率、磁导率及吸收损耗,铝对于电磁波的吸收效果更好。目前市场上防辐射性能好的机箱大多采用优质钢板或者是铝合金材料。

钢板材料按照耐腐蚀度、导电度和成本从高到低顺序可分为SECC镀锌钢板、SGCC热镀锌钢板、SPCC冷扎板。钢板越厚,防辐射能力也越强,好的机箱通常都采用较厚的钢板。防辐射性能好的机箱材料钢板多为SECC镀锌钢板,厚度多在0.8㎜-1.2㎜之间。而一些劣质低价机箱采用的钢板材料多为普通钢板,厚度也在0.6㎜以下,轻拍就会变形,不能达到防辐射和固定主机的作用。
镀锌钢板对电磁波尤其是对低频电磁波具有很强的吸附性,同时具有较好的散热性和导电性,可有效的抵御高频电磁波。高档机箱都会采用镀锌钢板,镀锌钢板根据生产方式和工艺可分为热浸镀锌钢板(GI)和电解镀锌钢板(EG)。相比较而言,GI的镀锌量可以达到每平方米45g以上,镀锌量远远大于EG的20g,而且GI镀锌层与钢板间会形成一层锌铁合金,使得锌层更加牢固,不仅防腐蚀、防锈蚀性能都特别强,而且防辐射能力也更强,相比EG,GI对电磁波尤其是对低频电磁波具有更强的吸附性,同时还具有更好的散热性和导电性,更能有效抵御高频电磁波。但EG成本较低,工艺简单,出于成本考虑,一些小厂家生产的通常EG,自然也难以拥有优秀的防辐射能力。
铝材的优点是重量轻,延展性好,导热能力强,防辐射性能卓越,但是价格却比较贵、也容易变形。为了增强铝材的强度通常会加入镁元素,目前有两种生产工艺,其中铝挤压产品比铝冲压产品外形可塑性更强,强度更大。一些高档防辐射机箱甚至采用钛合金材料。钛合金是镁铝合金的加强版,价格特别贵,通常只有超豪华机箱和ThinkPad笔记本电脑才会采用这种材料,它在散热、强度、防辐射等各方面都要优于镁铝合金。就强韧性看,钛合金是铝合金的三至四倍,厚度只有0.5mm,是镁合金的一半。
EMI弹片防辐射 判断一款机箱防辐射性能是否优越,还要看其在机箱框架与侧面板是否连接成了一个整体。EMI作为防辐射的基础,主要目的是要让机箱保持一个完整的金属体,从而将电脑主机产生的电磁辐射反射屏蔽掉,这就要求机箱中任何两个相邻的金属板材间都要保持良好的接触。优质机箱通常都会在机箱框架上都会设置很多EMI触点,用来加强机箱框架与侧面板的接触,EMI触点设置越紧密越好。另外,电源与机箱连接处、前面板驱动器拓展仓、后面板的固定支架也都会设置EMI触点。为了让机箱框架与侧面板的能够有更加紧密的接触,一些优质机箱还会增加EMI金属弹片,充分地将机箱框架和侧面板连成了一个整体,从而有效抵御电磁辐射的干扰。金河田最新自主研发的专利防辐射EMI钢圈弹片,能均匀地锁定在机架上,可防止用户在拆装机过程中弹片脱落避免主机烧毁,防辐射效果相当优秀,能满足广大用户对于健康、环保及品质生活的需求。有的机箱为了能够更好地防辐射,干脆采用一体化结构,将侧板与上下钢板用一块钢板冲压而成,不过成本也会相应提高。
密合擒拿防辐射 机箱上的接缝以及开孔都是电磁辐射的泄漏源,机箱面板、前置接口、后侧挡板以及其他所存在接缝的接口处都应保持高密合度,这样才能更好地将电磁辐射屏蔽。由于机箱的接缝处结合表面不平、不干净等原因,在接缝处会造成缝隙,致使屏蔽体的屏蔽效果降低,应采用导电衬垫压紧接缝,以提高接缝的电磁密封效果。有的机箱都会对机箱前面板USB/耳机/话筒接口以及面板与面板间的缝隙都用导电衬垫进行屏蔽。连接到主机上的机箱电源开关、指示灯的导线也是电磁辐射的泄漏通道,可用磁环对其进行吸收。
由于散热、安装按钮、开关等需要,几乎所有的机箱都会在背后、侧板、前面板下方等区域设置开孔,如果开孔不科学,也会造成电磁辐射泄漏。理论上理想的开孔直径为r/30(r为波长),这样既能达到散热的效果,又能有效防止电磁辐射,并且大型通风孔径要用小而多的正六角型开孔代替,这样防EMI效果会更好。数学原理表明,只有正六角形、正方形和等边三角形三种正多边形能够镶嵌平面,使得彼此间没有剩余空隙,从而达到良好的通风效果;而且,机箱开孔采用六角形,使得整个箱体结构更加受力,更加稳固。电磁波是一种横波,辐射方向与振动方向垂直,由于六角形开孔面积比同直径圆形开孔面积小,所以更能减少箱内电磁波的向往辐射。

为了确保开孔处的没有电磁泄漏,还须对开孔进行屏蔽,可采用金属丝网或打孔金属板。金属丝网是通过对金属薄板切缝,再整体拉伸制成,通风量大,成本低,是目前电脑主要采用的通风屏蔽方法。金属丝网往往配合金属丝网衬垫使用,金属丝网衬垫具有弹性、导电性,用于金属丝网与壳体的接缝处,提供有效的电磁屏蔽,通常选用矩形截面的全金属丝网衬垫。打孔金属板是在金属板上采用数控钻床打出通风孔阵而制成的,也是应用较多的通风屏蔽方式。如果对机箱的通风和屏蔽要求较高时,也可采用六角形蜂房板屏蔽有较好的效果。蜂房板利用许多并列焊在一起的六角形金属管来屏蔽辐射,金属管起波导递减器的作用,其电磁屏蔽效果取决于波导管的吸磁性。
广大客户和读者朋友作为非专业人士,对于机箱防EMI方面的专业知识可能一时还不能完全掌握,但也不用担心。在选购防辐射机箱时,最简单的方法就是看其是否通过了防辐射认证。一些品牌厂家,像Cooler Master ; ANTEC 等,生产的机箱都通过了EMI、FCC、CCC防辐射认证,是绝对的防辐射机箱。
 

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  • [引用] 1.CNC
  • SteelTailor is a portable CNC Cutting Machine. It can cut any complex plane figures as the large-sized gantry CNC cutting
    machine and support both flame torch and plasma cutter.
  • 2008-8-11 9:41:47 回复该留言

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