工控机EMI要求工控机的EMC设计流程|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

工控机的EMC设计流程

工控机基本教程之工控机的EMC设计，世界大多数发达国家都制定了EMC标准，销往该国家或地区的电子产品必须要符合相应的EMC标准，并通过其认证才可以。其中比较知名的认证有美国的FCC认证、日本的VCCI认证、欧盟的CE认证，以及我们中国的3C认证等。

工控机作为电子产品，自然也要通过苛刻的认证。下面我们来解释一个好的工控机如何进行EMC设计的。无论工控机还是商用机，EMC设计中的首先考虑的是板卡本身的EMI（电磁干扰）设计，但由于处理器的频率的提升，单纯依靠板卡本身在EMI方面的设计无法充分满足EMC认证的要求。因此工控机机箱的EMC设计变得更为重要了。

1、散热口的EMC设计

首先我们明确一个概念，无论对内还是对外，对付电磁辐射最好的方法就是用一个全密封的金属盒子把电磁辐射体遮蔽起来，而且屏蔽用的金属层越厚越好。这样无论对内还是对外，电磁屏蔽的效果都很好。但是由于散热、外接扩展设备的因素。无论商用PC还是工控机，都无法做到严格密封的状态。机箱关于防止电磁泄漏设计很重要的一点就是关于散热和电磁泄漏之间的良好平衡性设计，既要充分散热，也需要兼顾到电磁兼容方面的设计，我们通常在商用PC上所见到的，是上面这样的散热孔径，圆形而多孔。但实际上防止电磁泄漏的设计标准对散热孔径的大小，以及形状是有诸多限制的，研究实验表明，方形孔径要比圆形孔径具有更出色的防止电磁泄漏效果。商用PC为何多采用圆形孔径，恐怕只有商用PC厂商明白吧。

2、机箱接缝处的EMC设计

根据理论，当机箱上两个接触点之间的距离大于0.25（波长符号）时，两点之间就会很容易泄漏出有害的电磁辐射。因此在机箱接缝处的设计，也是考察EMC设计功底的一个重要指标。

现在商用PC机的机箱钢板厚度仅为0.6mm，钢板的强度有限，难以保证机箱本身受力后不产生形变，并且由于现在商用PC基本多是立式机箱，因此侧开口的面板也难以保证接缝处的紧密结合，为了克服这些现象，一些高档商用PC在机箱的接缝处留有EMI弹片设计。

但工控机的使用环境复杂多变，某些环境是具有较强的振动性的，采用EMI弹片设计容易在振动的环境下失去弹片的弹性。工控机采用的机箱材料为1.2mm的优质钢板，本身具有好的抗形变特性，由于工控机机箱多为卧式的，顶部钢板自身的重量和钢材特性已经能够保证机箱壁之间的严密接触。好的工控机机箱在不采用EMI弹片的时候也完全可以通过CE，FCC等EMC认证。如果某些对电磁兼容为严格的环境，例如军工行业，我们会推荐客户在机箱接缝处使用更为可靠的金属导电布。

在板卡和机箱的接缝处，这个地方也是其容易引起电磁泄漏的地方，商用PC由于扩展卡较少，很少有品牌在这个地方采用EMI弹片设计。而工控机内部会插入多块板卡，板卡和机箱的接触严密与否是电磁兼容是否好的一个重要指标，因此做工优良的工控机会采用EMI弹片确保板卡和机箱之间的接缝紧密可靠。

3、机箱表面的特殊设计

商用PC机箱材料多采用镀锌钢板，并考虑吸收机箱内辐射的有效性，在机箱内部没有进行喷漆处理，因此机箱内壁的镀锌钢板是可以导电的，也更容易吸收电磁辐射，这也使得商用PC机在静电防护、电磁屏蔽方面有着先天的优势。商用PC的这种机箱在普通使用下没有问题，但是如果用于工控环境则是十分不合适的。

首先、工控机在某些时候要用在有强烈腐蚀性的环境下，例如海上的海盐、高速公路上排出的汽车尾气、化工厂的气体都具有强烈的腐蚀性。因此机箱内外表面都必须要做抗腐蚀处理。

而工控机在内部的喷漆处理使得机箱内壁不导电，可以杜绝这类现象的发生。但是正所谓成也萧何、败也萧何，正是因为这些不导电的机箱内壁对工控机的EMC设计有着更高的挑战。工控机由于内壁也进行了烤漆处理，因此机箱表面不导电，无法象商用PC一样形成等地体，因此只得在部分位置处留出没有喷漆的接触面，形成导电体，在整个机箱表面形成等势体，处理工艺较为复杂。

工业机箱厂家分享：工控机箱的特性

一、工控机箱作用

工业机箱 的使用环境一般较严苛，高温，低温，湿度高，长时间不间断运行，灰层噪声较多的地方，因此对工控计算机机箱机箱的防护要求很高。工控主板主要分为两部分，底板+CPU卡形式。现在的工控计算机机箱可以分为三类，一类是主流的嵌入式工控计算机机箱，一类

是卧式机箱，一类是壁挂式机箱。工控计算机机箱具有抗挤压，抗腐蚀，防尘，抗振动和抗辐射的优点。那么工控计算机机箱有哪些作用呢？

1.工控计算机机箱的导电性：机箱的材料是否导电是与机箱内的计算机配件是否安全相关的非常重要的因素。如果所选的外壳材料不导电，则所产生的静电无法通过外壳底壳传导到地面，这将导致外壳内的硬盘和板卡严重烧坏。现在底盘的材料一般都是钢材，而底盘的

内部结构要如何处理钢板关键。首先是我们使用镀锌板，这种情况下的导电性非常好；第二种，只喷了防锈漆，甚至有些只喷了普通漆的钢板，导电性差。其实很简单，只要将仪表的测量针放在工控机箱的两侧，如果仪表中的指示针不动，说明工控机箱不导电，直接涂在钢上盘子。

2.工控计算机机箱的导热性：散热结构的合理性是与工控机能否稳定运行有关的重要因素。高温是电子产品的杀手，太高的温度会导致系统不稳定，加速零件老化。随着工控机CPU主频的不断提高，高速硬盘的广泛使用以及高性能板卡的频繁更换，机箱中的散热问题

越来越受到关注。到目前为止，最有效的机箱散热解决方案是使用交互式散热通道结构：前机箱的外部冷空气从硬盘框两侧的120毫米高速滚珠风扇通风孔和机箱吸入机箱，然后从机箱中吸入，南北桥芯片，各种板子，北桥，终于到达CPU附近，经过CPU散热器后，

一部分热空气从两个80毫米机箱高速球后部的风扇排出口排出机箱，另一个通过工控机电源风扇盒的一部分。案例风扇采用球形风扇，其优点是风量大，转速高，发热量少，寿命长，噪音低，避免了过多的噪音，真正实现了“绿色”散热。

3.工控机箱的抗震性：工控计算机机箱在工作时由于机箱驱动器，硬盘内部，在高速时有多个风扇的情况下会产生振动，而震动很容易导致光盘读错和硬盘磁道损坏以至丢失数据，因此机箱也是我们机箱抗振动关键结构设计方案之一。考虑到外壳的内部要求，如耐腐

蚀性，导电性和导热性，我们的外壳阻尼系统全部由金属材料制成，不仅可以满足上述要求，而且还起到抗老化和耐热的作用抵抗性。我们的减震系统解决方案已受到国内外客户的好评。

4.工控机箱的电磁屏蔽：现在很多人都知道电磁辐射对人体的损害，所以每个人在选购显示器时都会尝试选择相对较小的液晶显示器的电磁辐射，实际上工控主机在工作时，工控主板，工控机CPU，工控机内存以及各种主板都会产生大量的电磁辐射，如果不防止

会对人体造成一定的伤害。在这一点上，此案已成为抵抗电磁辐射的重要武器，并保护了我们的健康。好的屏蔽盒还可以有效地阻挡外部辐射干扰，以确保计算机内部附件不受外部辐射的影响。

5.工控机箱为了增加散热效果，机箱的必要部位上应开孔，包括柜体的侧板孔，排气扇的进风孔和排气扇的排气孔，因此孔的形状必须符合防止辐射的技术要求。机箱上的孔应尽可能小，并应使用尽可能强的圆形孔来阻挡辐射能力。

二、工业机箱 尺寸

一般为19英寸标准机架，4U高度,规定的尺寸的宽（48.26cm＝19英寸）与高（4.445cm的倍数）。由于宽为19英寸，所以有时也将满足这一规定的机架称为“19英寸机架”。厚度以4.445cm为基本单位。1U就是4.445cm，2U则是1U的2倍为8.89cm。也就是说所谓

“1U的PC服务器”，就是外形满足EIA规格、厚度为4.445cm的产品。设计为能放置到19英寸机柜的产品一般被称为机架服务器。现在一般常用的机箱为4U工控计算机机箱，尺寸一般固定不变为177mm(H)*482.6mm(W)*452mm(D)。

三、工控计算机机箱哪种类型好

一般工控机(有无风扇工控机、工业机箱、多串口工控机、静音工控机点击了解)的机箱都是采用全钢结构的，比较坚固抗压、在恶劣的环境下可以很好的保护工控机内部结构，另外采用符合ELA标准的全钢化工业机箱，增强了抗电磁干扰能力可以使工控机更好的工作运行。

内部可安装同PC总线兼容的无源底板，带滤网和EMI弹片减震、CPU卡压条及加固压条装置，在机械震动较大的环境中仍能可靠运行，并装有滤尘网以减少粉尘侵入。

工控机箱都按国际机拒标准进行设计，这样平面尺寸就基本统一，可把设备一起安装在一个大型的立式标准机柜中，这样一方面可以使设备占有最小的空间，令一方面则便于与其他设备的连接和管理，同时机房内也会显得整洁、美观。

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