如何检查一个组件是否可以在强磁场中工作?

电器工程 电磁兼容 屏蔽 磁学
2022-02-06 15:27:58

我想设计我的 PCB,即使我们把它放在钕磁铁旁边也能很好地工作。如何检查我的组件是否可以在没有屏蔽的情况下工作?

编辑:当我把它放在磁铁旁边时,我的电路没有遇到任何问题,但人们会开始质疑稳定性,我不知道如何证明这一点。主要组件是板上的NAND闪存、微控制器、MEMS加速度计、电池、无线收发器。

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我想设计我的 PCB,即使我们把它放在钕磁铁旁边也能很好地工作。如何检查我的组件是否可以在没有屏蔽的情况下工作?

如果设备包含移动导体、“磁性材料”或设计为磁场或电场或电磁场敏感或场感应设备,则可能会出现潜在问题。

磁场随着距南北偶极子中心距离的倒立方而减小,因此在大多数情况下它变得相当小,而且很快。(来自每个磁极的磁场随着平方反比减小(没有多少人意识到这一点),并且偶极对的矢量和在远离偶极中心的许多磁体长度处近似为倒立方)。

现代高强度稀土磁体(通常为 Nd2Fe14B)将从极面产生大约 1 特斯拉到一个磁偶极子 (NS) 长度的一半。即长(或深)磁铁=深外场。你可以假装这意味着它在 1.5 磁体长度下大约是 1/8th T,在 2.5 磁体长度下大约是 1/27 特斯拉等。


MEMS 加速度计(可能)包含移动导体,因此可能存在一些问题。如果这很重要,您会期望他们的数据表会这么说。

任何未屏蔽的磁芯设备以及一些已屏蔽的磁芯设备都可能受到影响。例如,带有铁氧体块的线圈或绕在铁氧体或铁芯线轴上的线圈会使 AC BH 曲线移动一个由磁场引起的 DC 偏移值,并且根据磁体强度和接近度,它可能会将设计推向饱和或更深进入饱和状态。

磁性扬声器或听筒可能会受到影响。

霍尔电池、GMR 传感器、AMR 传感器和其他明确的磁场敏感设备“可能会很有趣”。

任何常见的机械仪表运动都可能受到影响(动圈、动铁、空心……)

任何使用磁场的电机(无刷直流电机、有刷电机、感应电机、步进电机、磁头执行器……)、继电器或执行器都可能受到影响

可能是:

FRAM 内存,核心内存

长弓:

光剑、二锂电池、...


应该可以:

只要没有特别的磁敏元件——

IC,模拟和数字,存储器,RF(注意电感器芯),.. 电池
无源 - 电阻器,电容器,...
电感器,空芯。

如果您对如何证明它感兴趣,我想尝试一下您的典型情况并编写一份文档应该没问题每当我超出一些典型或标准化情况时,我都会尝试考虑一个具有一定安全性的合理设置计算的因子,可能是 1.5 或 2。例如,如果您的应用在电路板的一侧有一块磁铁,您可以尝试构建一个铁磁(钢)轭,将磁场指向您怀疑敏感的组件,或使用板的两侧有两个磁铁。此外,您可以询问测试实验室是否可以检查非常强的低频场。

使用此类医用线圈,您可以创建高达 5 T 的通量密度: TMS/RPMS 线圈 来源

对于更常见的东西,有一个测试设置是标准 EMI 一致性测试的一部分:

对于低频场(就像你似乎感兴趣的那样),你把你的设备放在一个大框架的中间,周围有一个环(磁线圈),你通过这个环放了很多电流,创建一个强磁场。

典型的测试设置如下所示: 市电频率抗磁测试 Source

这个设置实际上看起来很简单,你可以自制一个——困难和昂贵的部分是校准。我什至去过大型 EMC 测试实验室,他们使用自制线圈进行此测试。

只是为了它的乐趣 - 一个实用的日常干扰源,与上图中使用设备测试的场一样强的场通常看起来像这样: 铁路电力线

或者这个: 工频电源线 来源

...或者像 CRT 显示器中的偏转系统: 偏转线圈 来源

再说了,有了电磁场,发射器和接收器是双元素的,所以电视机也是外部低频场的接收器——问问上图中住在房子里的那个人,谁在看八点钟的新闻一台 CRT 电视 - 带有红色引擎的图片,而不是带有 ICE 火车的图片;他的电视图像几何质量可能并不完全稳定。