當我們(men) 使用電子設備的時候，就會(hui) 形成電磁幹擾。EMC（Electromagnetic compatibility電磁兼容性）現象在我們(men) 生活中隨處可見。例如我們(men) 在看電視的時候，如果手機放在電視機旁邊，在來電時手機信號會(hui) 幹擾電視信號形成雪花片。而隨著日常電子設備的廣泛使用，電子設備的EMC設計正變得日益重要起來。

       世界大多數發達國家都製定了EMC標準，銷往該國家或地區的電子產(chan) 品必須要符合相應的EMC標準，並通過其認證才可以。其中比較知名的認證有美國的FCC認證、日本的VCCI認證、歐盟的CE認證，以及我們(men) 中國大陸的3C認證等。



      下麵我們(men) 來解釋一個(ge) 優(you) 秀的工控機如何進行EMC設計的。

      無論工控機還是商用機，EMC設計中的最首先考慮的是板卡本身的EMI（電磁幹擾）設計，因此在板卡設計方麵就大幅減少了電磁輻射，但由於(yu) 處理器的頻率的提升，單純依靠板卡本身在EMI方麵的設計無法充分滿足EMC認證的要求。因此工控機機箱的EMC設計變得更為(wei) 重要了。這篇文章也以機箱的EMC設計為(wei) 主。

      在解釋工控機機箱的EMC設計之前，我們(men) 先來看看商用PC機機箱的EMC設計，商用PC機由於(yu) 應用在家庭環境中，與(yu) 人體(ti) 接觸的時間更長，因此對EMC設計的要求也十分嚴(yan) 格。

      雖大多數著名PC品牌由於(yu) 行銷全球，也通過了各國的電磁兼容認證。但由於(yu) 用途的不同，商用PC通過的EMC認證和工控機的EMC認證側(ce) 重點是不同的。商用PC的EMC認證更偏向PC機本身對人體(ti) 的輻射量的考慮，所以在用料和機箱設計上都基於(yu) 這個(ge) 方麵考慮的。而工控機的應用環境較為(wei) 複雜，EMC認證涉及的範圍也更為(wei) 廣泛，除了考慮工控機的電磁輻射幹擾外，防止外界的各種因素對工控機內(nei) 部設備造成的幹擾也是一個(ge) EMC設計要點。

      簡而言之，商用PC的EMC設計是對內(nei) 的，而工控機的EMC設計則是雙向的。

      下麵我們(men) 通過和商用PC的對比，來闡述對內(nei) 和雙向的區別：

      1、散熱口的EMC設計

      首先我們(men) 明確一個(ge) 概念，無論對內(nei) 還是對外，對付電磁輻射最好的方法就是用一個(ge) 全密封的金屬盒子把電磁輻射體(ti) 遮蔽起來，而且屏蔽用的金屬層越厚越好。這樣無論對內(nei) 還是對外，電磁屏蔽的效果都最好。但是由於(yu) 散熱、外接擴展設備的因素。無論商用PC還是工控機，都無法做到嚴(yan) 格密封的狀態。機箱關(guan) 於(yu) 防止電磁泄漏設計很重要的一點就是關(guan) 於(yu) 散熱和電磁泄漏之間的良好平衡性設計，既要充分散熱，也需要兼顧到電磁兼容方麵的設計，我們(men) 通常在商用PC上所見到的，是上麵這樣的散熱孔徑，圓形而多孔。



      但實際上防止電磁泄漏的設計標準對散熱孔徑的大小，以及形狀是有諸多限製的，研究實驗表明，方形孔徑要比圓形孔徑具有更出色的防止電磁泄漏效果。





       2、機箱接縫處的EMC設計

       根據理論，當機箱上兩(liang) 個(ge) 接觸點之間的距離大於(yu) 0.25xλ（波長符號）時，兩(liang) 點之間就會(hui) 很容易泄漏出有害的電磁輻射。因此在機箱接縫處的設計，也是考察EMC設計功底的一個(ge) 重要指標。
       現在商用PC機的機箱鋼板厚度僅(jin) 為(wei) 0.6mm，鋼板的強度有限，難以保證機箱本身受力後不產(chan) 生形變，並且由於(yu) 現在商用PC基本多是立式機箱，因此側(ce) 開口的麵板也難以保證接縫處的緊密結合，為(wei) 了克服這些現象，一些高檔商用PC在機箱的接縫處留有EMI彈片設計。

       但工控機的使用環境複雜多變，某些環境是具有較強的振動性的，采用EMI彈片設計容易在振動的環境下失去彈片的彈性。工控機采用的機箱材料為(wei) 1.2mm的優(you) 質鋼板，本身具有優(you) 秀的抗形變特性，由於(yu) 工控機機箱多為(wei) 臥式的，頂部鋼板自身的重量和鋼材特性已經能夠保證機箱壁之間的嚴(yan) 密接觸。優(you) 秀的工控機機箱在不采用EMI彈片的時候也完全可以通過CE，FCC等EMC認證。如果某些對電磁兼容極為(wei) 嚴(yan) 格的環境，例如軍(jun) 工行業(ye) ，我們(men) 會(hui) 推薦客戶在機箱接縫處使用更為(wei) 可靠的金屬導電布。



      在板卡和機箱的接縫處，這個(ge) 地方也是極其容易引起電磁泄漏的地方，商用PC由於(yu) 擴展卡較少，很少有品牌在這個(ge) 地方采用EMI彈片設計。而工控機內(nei) 部會(hui) 插入多塊板卡，板卡和機箱的接觸嚴(yan) 密與(yu) 否是電磁兼容是否優(you) 秀的一個(ge) 重要指標，因此做工優(you) 良的工控機會(hui) 采用EMI彈片確保板卡和機箱之間的接縫緊密可靠。



      3、機箱表麵的特殊設計

      商用PC機箱材料多采用鍍鋅鋼板，並考慮吸收機箱內(nei) 輻射的有效性，在機箱內(nei) 部沒有進行噴漆處理，因此機箱內(nei) 壁的鍍鋅鋼板是可以導電的，也更容易吸收電磁輻射，這也使得商用PC機在靜電防護、電磁屏蔽方麵有著先天的優(you) 勢。商用PC的這種機箱在普通使用下沒有問題，但是如果用於(yu) 工控環境則是十分不合適的。

      首先、工控機在某些時候要用在有強烈腐蝕性的環境下，例如海上的海鹽、高速公路上排出的汽車尾氣、化工廠的氣體(ti) 都具有強烈的腐蝕性。因此機箱內(nei) 外表麵都必須要做抗腐蝕處理。下圖為(wei) 研華工控機在機箱外表麵和機箱內(nei) 壁進行防腐蝕烤漆處理後的機箱。



       其次、有時計算機會(hui) 在振動的環境下工作，在某些特殊的情況下，振動會(hui) 導致機箱內(nei) 的某些電器元件接觸到機箱內(nei) 部表麵，由於(yu) 機箱內(nei) 壁導電，所以很容易造成短路，燒毀設備。

       而工控機在內(nei) 部的噴漆處理使得機箱內(nei) 壁不導電，可以杜絕這類現象的發生。但是正所謂成也蕭何、敗也蕭何，正是因為(wei) 這些不導電的機箱內(nei) 壁對工控機的EMC設計有著更高的挑戰。工控機由於(yu) 內(nei) 壁也進行了烤漆處理，因此機箱表麵不導電，無法象商用PC一樣形成等地體(ti) ，因此隻得在部分位置處留出沒有噴漆的接觸麵，形成導電體(ti) ，在整個(ge) 機箱表麵形成等勢體(ti) ，處理工藝較為(wei) 複雜。