电子电器产品电磁兼容质量控制及设计PDF电子书下载

第一篇 电子产品的电磁兼容设计 3

第1章 电磁兼容基础知识 3

1.1 电磁兼容的定义和研究领域 3

1.1.1 电磁兼容的定义 3

1.1.2 电磁兼容的研究领域 4

1.2 实施电磁兼容规范的目的 5

1.2.1 电磁干扰及其危害 5

1.2.2 国内外电磁兼容技术法规 5

1.3 电磁兼容起源及发展 6

1.4 世界主要国家、地区的电磁兼容管理及实施情况 8

1.5 国内电磁兼容的发展与3C认证的电磁兼容要求 10

1.6 电磁兼容基本名词术语和常用单位 13

1.6.1 基本名词术语 13

1.6.2 电磁兼容测试中常用单位 16

1.7 电磁兼容标准构成及相应要求 18

1.7.1 国际标准——IEC/CISPR标准 19

1.7.2 欧盟标准——EN标准 19

1.7.3 美国FCC法规 19

1.7.4 中国国家标准——GB、GB/T及GB/Z标准 19

1.7.5 标准类别 20

1.7.6 电磁兼容标准要求的主要检测项目 21

1.8 电磁兼容测试设备和场地 22

1.8.1 测量接收机 22

1.8.2 人工电源网络（AMN） 25

1.8.3 电流探头 26

1.8.4 电压探头 27

1.8.5 天线 28

1.8.6 电磁屏蔽室 30

1.8.7 电波暗室 32

1.9 电磁骚扰检测原理及方法 34

1.9.1 骚扰限值的含义 34

1.9.2 被测样品（EUT）工作状态的选择 34

1.9.3 EUT的配置 35

1.9.4 传导骚扰电压测量 36

1.9.5 骚扰功率测量 39

1.9.6 辐射骚扰场强测量 40

1.10 电磁抗扰度测量的基本原理和方法 42

1.10.1 性能降低客观评价方法 43

1.10.2 性能降低主观评价方法 44

1.10.3 限值测量法 44

1.10.4 抗扰性能降低分类及试验结果判别 45

1.11 本章小结 46

第2章 EMC设计概述 47

2.1 EMC设计方法 47

2.2 EMC设计的费效比 48

2.3 电磁干扰形成的三要素 49

2.3.1 电磁骚扰源 49

2.3.2 电磁骚扰的耦合途径 49

2.3.3 电磁骚扰敏感设备 50

2.3.4 端口 50

2.4 电磁骚扰源的特性 51

2.4.1 电磁骚扰（EMI）的定义 51

2.4.2 电磁骚扰源的分类 51

2.4.3 电磁骚扰的频谱 51

2.4.4 电磁骚扰的幅度（电平） 52

2.4.5 电磁骚扰的波形 52

2.4.6 电磁骚扰的出现率 53

2.5 电磁骚扰传播特性 54

2.5.1 电磁骚扰传播途径 54

2.5.2 公共阻抗耦合 54

2.5.3 电源耦合 56

2.5.4 辐射耦合 57

2.6 EMC设计要点 59

2.6.1 抑制电磁骚扰源 60

2.6.2 抑制干扰耦合 60

2.6.3 提高敏感设备的抗扰能力 60

2.6.4 一般原则 61

2.7 本章小结 63

第3章 元器件的选择 64

3.1 无源器件的选择 64

3.1.1 电阻的选择 65

3.1.2 电容的选择 65

3.1.3 二极管的选择 71

3.2 模拟与逻辑有源器件的选择 73

3.2.1 模拟器件的选择 73

3.2.2 逻辑器件的选择 73

3.2.3 IC插座的选择 74

3.2.4 散热片的处理 75

3.3 磁性元器件的选择 75

3.3.1 共模扼流圈的选择 77

3.3.2 铁氧体磁珠和铁氧体磁环、磁夹的选择 80

3.3.3 其他磁性元器件的选择 82

3.4 开关元器件的选择 83

3.5 连接器的选择 84

3.6 元器件选择的一般规则 85

3.7 本章小结 86

第4章 电路的选择和设计 87

4.1 单元电路设计 87

4.1.1 放大电路设计 87

4.1.2 RAM电路设计 87

4.1.3 A/D、D/A电路设计 88

4.1.4 电源电路设计 88

4.1.5 集成电路的线路设计 88

4.1.6 一般屏蔽盒设计 89

4.1.7 时钟电路设计及频谱扩展技术 90

4.2 模拟电路设计 91

4.3 逻辑电路设计 93

4.4 微控制器电路设计 94

4.4.1 I/O引脚 94

4.4.2 IRQ引脚 95

4.4.3 复位引脚 95

4.5 电子线路设计的一般规则 96

4.5.1 电源电路设计规则 96

4.5.2 控制单元电路设计规则 97

4.5.3 放大器电路设计规则 97

4.5.4 数字电路设计规则 98

4.5.5 其他设计规则 99

4.6 本章小结 100

第5章 印制电路板（PCB）的设计 101

5.1 PCB布局 101

5.1.1 电路板板层的规划原则 102

5.1.2 元器件布局原则 102

5.1.3 电路的功能模块布局原则 104

5.2 PCB的叠层设计 107

5.2.1 单面PCB的设计 107

5.2.2 双面PCB的设计 108

5.2.3 多层PCB的布线设计 108

5.3 PCB设计的一般考虑因素 108

5.3.1 电路板走线的阻抗 108

5.3.2 PCB布线 109

5.3.3 PCB设计的带宽 110

5.3.4 PCB的EMC设计电路 110

5.3.5 PCB的旁路电容与去耦电容的设计 110

5.3.6 时钟电路的PCB走线设计 111

5.4 磁通量最小化、镜像平面 111

5.4.1 磁通量最小化 111

5.4.2 镜像平面 113

5.5 PCB布线 114

5.5.1 PCB与元器件的高频特性 115

5.5.2 功能分割 116

5.5.3 电源线、地线设计 117

5.5.4 布线分离、分流线路和保护线路 118

5.5.5 局部电源和IC间的去耦 118

5.5.6 布线技术 119

5.5.7 布线策略 122

5.6 PCB的地线设计 125

5.6.1 PCB接地的一般要求 125

5.6.2 PCB几种地线布线的分析 128

5.7 模拟—数字混合线路板的设计 131

5.8 高速电路设计 133

5.8.1 高速信号的确定 133

5.8.2 边沿速率问题 134

5.8.3 传输线效应 134

5.8.4 传输线效应的解决方法 136

5.9 PCB终端匹配方法 138

5.9.1 串联终端 139

5.9.2 并联终端 140

5.9.3 戴维南终端 140

5.9.4 RC网络终端 141

5.9.5 二极管网络终端 142

5.10 印制电路设计的一般规则 143

5.10.1 PCB布局 143

5.10.2 PCB布线 143

5.10.3 PCB设计时的电路措施 144

5.11 本章小结 147

第6章 接地和搭接设计 148

6.1 接地的基本概念 148

6.1.1 对接地平面的要求 148

6.1.2 地线的阻抗 148

6.1.3 接地的目的 149

6.1.4 安全接地 149

6.1.5 EMC接地 150

6.2 接地的基本方法 150

6.2.1 浮地 151

6.2.2 单点接地 151

6.2.3 多点接地 152

6.2.4 混合接地 153

6.2.5 大系统接地 154

6.3 信号接地方式及其比较 154

6.3.1 共用地线串联单点接地 155

6.3.2 独立地线并联单点接地 155

6.3.3 独立地线并联多点接地 155

6.3.4 电路系统的分组接地 156

6.3.5 混合接地 157

6.3.6 对接地系统的评价 157

6.4 接地点的选择 158

6.5 地线环路干扰及其抑制 158

6.6 公共阻抗干扰及其抑制 162

6.6.1 公共阻抗耦合的形成 162

6.6.2 消除公共阻抗耦合 163

6.7 设备接大地 163

6.7.1 设备接大地的目的 163

6.7.2 接大地的方法与接地电阻 164

6.8 搭接 164

6.8.1 搭接电阻的要求 165

6.8.2 搭接的类型 165

6.8.3 搭接面的处理 165

6.9 接地和搭接设计的一般规则 166

6.9.1 接地设计的一般规则 166

6.9.2 搭接设计的一般规则 168

6.10 本章小结 168

第7章 屏蔽技术应用 169

7.1 屏蔽的基本概念 169

7.2 屏蔽效能的设计 170

7.2.1 屏效的确定 170

7.2.2 屏蔽性能预测 170

7.2.3 屏蔽罩的屏蔽效能 170

7.3 屏蔽原理 171

7.3.1 电场屏蔽 171

7.3.2 磁场屏蔽 173

7.3.3 电磁屏蔽 174

7.3.4 多层屏蔽 175

7.3.5 屏蔽体的孔缝对屏效的影响 176

7.4 屏蔽机箱的设计 176

7.5 设备孔、缝的屏蔽设计 178

7.5.1 设计难点 181

7.5.2 衬垫及附件装配 181

7.5.3 穿透和开口 182

7.5.4 结论 184

7.6 电磁屏蔽材料的选用 185

7.6.1 电磁密封衬垫 185

7.6.2 常用的电磁密封衬垫类型 187

7.6.3 导电化合物 188

7.6.4 截止波导通风板 188

7.6.5 导电玻璃和导电膜片 189

7.6.6 导电镀膜 190

7.6.7 金属丝网与穿孔金属板 191

7.7 屏蔽设计的一般规则 191

7.7.1 屏蔽 191

7.7.2 结构材料 192

7.7.3 缝隙 193

7.8 本章小结 193

第8章 滤波技术应用 194

8.1 滤波器的分类 194

8.1.1 滤波器的分类方式 196

8.1.2 信号线滤波器 198

8.1.3 电源线滤波器 198

8.1.4 PCB滤波器 199

8.2 滤波器的主要参数 201

8.2.1 滤波器的主要技术指标 201

8.2.2 滤波器的衰减特性 201

8.3 滤波电路的设计 202

8.4 滤波器的选择 206

8.5 滤波器的安装 207

8.6 滤波器的使用场合 208

8.7 本章小结 209

第9章 产品或设备内部布置 210

9.1 产品或设备内部布局 210

9.2 产品或设备内部布线 213

9.3 本章小结 215

第10章 导线的分类和敷设 216

10.1 屏蔽电缆的分类 216

10.1.1 常用的电缆 216

10.1.2 电缆连接线的屏蔽效果比较 220

10.2 导线和电缆的布线设计 225

10.2.1 电缆布线原则 225

10.2.2 电缆上干扰的处理 226

10.2.3 贯穿导体的处理 227

10.2.4 其他处理方法 228

10.3 电缆的连接 228

10.4 导线分类及成束 230

10.5 电缆连接设计原则 230

10.6 本章小结 231

第11章 产品EMC设计举例 232

11.1 开关电源的EMC设计 232

11.1.1 开关电源的工作原理及电磁骚扰的来源 232

11.1.2 开关电源电磁骚扰的抑制措施 235

11.2 时钟电路的设计 240

11.2.1 通过信号滤波降低电磁干扰 240

11.2.2 通过控制上升／下降时间抑制电磁干扰 241

11.2.3 通过使用扩频时钟（SSC）减少电磁干扰 241

11.2.4 扩展频谱法实际应用 245

11.2.5 减少时钟脉冲干扰的其他措施 248

11.3 USB2.0接口电路的EMI和ESD设计 249

11.3.1 EMC设计 249

11.3.2 ESD防护设计 249

11.3.3 PCB布线设计 250

11.4 本章小结 251

第二篇 电磁兼容整改措施及对策 255

第12章 电磁兼容整改和对策概述 255

12.1 什么时候需要电磁兼容整改及对策 255

12.2 常见的电磁兼容整改措施 255

12.3 电子、电气产品内的主要电磁骚扰源 256

12.4 骚扰源定位 257

12.5 本章小结 258

第13章 传导发射超标问题对策 259

13.1 传导骚扰形成机理 259

13.2 各类传导骚扰的特点及抑制对策 259

13.2.1 电源输入端骚扰电压 260

13.2.2 电源输入端断续骚扰 263

13.2.3 电源输出端、信号端、控制端传导骚扰测量 265

13.3 本章小结 266

第14章 辐射骚扰场强和骚扰功率超标问题对策 267

14.1 辐射骚扰形成机理 267

14.2 辐射骚扰的特点及抑制对策 268

14.2.1 辐射骚扰场强测试超标时问题部位的确定 268

14.2.2 辐射骚扰场强超标的原因分析 271

14.2.3 抑制辐射骚扰的措施 273

14.3 骚扰功率的特点及抑制对策 278

14.4 本章小结 279

第15章 谐波电流和电压闪烁超标问题对策 280

15.1 谐波电流测量标准介绍 280

15.1.1 标准的适用范围 281

15.1.2 设备的分类 281

15.1.3 谐波电流限值 281

15.1.4 谐波电流测量仪器 283

15.1.5 试验条件 283

15.2 谐波电流发射的基本对策 284

15.2.1 主动式功率因数校正 284

15.2.2 被动式功率因数校正 284

15.2.3 其他解决措施 285

15.3 谐波电流测试超标解决方案 285

15.3.1 电感储能电流泵式解决方案 285

15.3.2 低频谐波电流抑制滤波解决方案 286

15.3.3 主动式PFC解决方案 286

15.3.4 谐波问题的其他对策 288

15.4 电压闪烁的产生及危害 289

15.5 电压闪烁测量标准介绍 290

15.6 电压波动和闪烁的问题对策 291

15.6.1 静止无功补偿器（SVR） 292

15.6.2 无源滤波装置 293

15.6.3 有源滤波器（APF） 294

15.6.4 动态电压恢复器（DVR） 295

15.7 本章小结 295

第16章 静电放电抗扰度测试问题对策 297

16.1 静电放电形成的机理及对电子产品的危害 297

16.2 电子产品的静电放电测试及相关要求 299

16.3 电子产品的静电放电对策及设计要点 303

16.3.1 结构设计 304

16.3.2 外壳设计 305

16.3.3 接地设计 305

16.3.4 电缆设计 306

16.3.5 键盘和面板 309

16.3.6 电路设计 309

16.3.7 印制电路板设计 311

16.3.8 软件 315

16.3.9 操作者及其环境 315

16.3.10 USB端口的静电放电（ESD）防护 316

16.4 本章小结 317

第17章 辐射抗扰度测试问题对策 318

17.1 射频辐射干扰形成机理分析 318

17.2 射频连续波辐射抗扰度（RS）测试及相关要求 319

17.2.1 试验波形和试验设备 319

17.2.2 试验等级及其选择 320

17.2.3 试验布置及实施 321

17.3 射频辐射抗扰度试验失败原因分析 321

17.3.1 射频干扰（RFI）传输途径 322

17.3.2 RFI对EUT的影响表现形式 323

17.3.3 RFI频率与传输途径的关系 324

17.3.4 EUT测试失败原因的判断和定位 324

17.4 电子产品通过射频辐射抗扰度试验的对策 326

17.4.1 隔离EUT连接电缆的RFI感应 326

17.4.2 加强EUT外壳的屏蔽 327

17.4.3 提高EUT内部电路的抗扰性 329

17.5 本章小结 331

第18章 电快速瞬变脉冲群抗扰度测试问题对策 332

18.1 电快速瞬变脉冲群干扰机理 332

18.2 电快速瞬变脉冲群测试及相关要求 333

18.2.1 适用对象及试验目的 333

18.2.2 试验发生器和试验波形 333

18.2.3 试验等级及其选择 334

18.2.4 试验布置 334

18.2.5 试验方法及实施 335

18.3 电快速瞬变脉冲群试验失败原因分析 335

18.3.1 从干扰施加方式分析 335

18.3.2 从干扰传输方式分析 336

18.3.3 根据EFT干扰造成设备失效的机理分析 336

18.3.4 从EFT耦合单元参数分析 336

18.3.5 从EFT干扰的幅度分析 337

18.3.6 从EFT干扰传输途径分析 337

18.4 电子产品通过电快速瞬变脉冲试验测试的对策 338

18.4.1 抑制EFT干扰的一般对策 338

18.4.2 EFT干扰传输环路 339

18.4.3 电源线EFT干扰抑制措施 339

18.4.4 信号和控制线EFT干扰抑制措施 341

18.4.5 其他端口的防护措施 343

18.4.6 其他EFT干扰抑制措施 343

18.5 本章小结 344

第19章 浪涌（冲击）抗扰度测试问题对策 345

19.1 电子产品的浪涌（冲击）损坏机理 346

19.1.1 浪涌（冲击）的机理 346

19.1.2 电子产品的浪涌（冲击）损坏机理 347

19.2 电子产品的浪涌（冲击）抗扰度标准及测试 347

19.2.1 常用的防雷标准及其适用范围 347

19.2.2 GB/T17626.5标准测试要求 347

19.2.3 YD/T 993标准测试要求简述 350

19.2.4 GB 3482和GB 3483标准测试要求简述 351

19.2.5 其他电磁兼容标准的浪涌抗扰度要求 353

19.3 常见的浪涌抑制器件特点及应用 353

19.3.1 金属氧化物压敏电阻（MOV） 354

19.3.2 硅瞬变电压吸收二极管（TVS） 355

19.3.3 气体放电管（GDT） 356

19.3.4 其他浪涌吸收器件 356

19.3.5 气体放电管和压敏电阻的串联使用 357

19.3.6 浪涌抑制器件的正确运用 358

19.4 电子产品浪涌防护设计 362

19.4.1 电源端口的浪涌抑制 362

19.4.2 通信端口的浪涌抑制 364

19.4.3 天线端口的浪涌抑制 364

19.4.4 其他信号和控制端口的浪涌抑制 365

19.4.5 地线反弹的抑制 366

19.5 本章小结 366

第20章 传导抗扰度测试问题对策 367

20.1 射频传导骚扰形成机理 367

20.2 射频场感应的传导骚扰抗扰度（CS）测试及相关要求 368

20.2.1 试验波形和试验设备 368

20.2.2 试验等级及其选择 369

20.2.3 试验布置及实施 369

20.3 传导抗扰度试验失败原因分析 369

20.3.1 射频干扰（RFI）传输途径 370

20.3.2 RFI对EUT的影响表现形式 370

20.3.3 RFI频率与传输途径的关系 371

20.3.4 测试失败原因的判断和问题定位 371

20.4 电子产品通过传导抗扰度试验的对策 373

20.4.1 对被测电缆的处理 373

20.4.2 接口滤波 374

20.4.3 EUT外壳的屏蔽 375

20.4.4 提高EUT内部电路的抗扰性 376

20.5 本章小结 378

第21章 工频（低频）磁场电磁干扰、抗扰及防护 379

21.1 工频电磁辐射的危害 379

21.2 用电设备与工频（低频）磁场电磁干扰 379

21.3 用电设备的低频电磁发射要求 380

21.3.1 测量标准及要求 380

21.3.2 测试范围 380

21.3.3 测量方法 380

21.4 用电设备的低频电磁发射的对策 381

21.5 用电设备的工频磁场抗扰度要求 381

21.5.1 工频磁场干扰机理 381

21.5.2 基础测量标准及要求 382

21.5.3 其他测量标准及要求 383

21.6 用电设备的工频磁场抗扰对策 385

21.7 本章小结 385

第22章 电压跌落、短时中断和电压变化抗扰度测试问题对策 386

22.1 电压跌落、短时中断和电压变化抗扰度测试及相关要求 386

22.1.1 电压跌落、短时中断和电压变化的产生 386

22.1.2 试验仪器 387

22.1.3 试验方法 389

22.2 针对电压跌落试验的电源过电压、欠电压保护 389

22.2.1 直流电源的欠电压保护 390

22.2.2 直流电源的过电压保护 390

22.2.3 交流掉电保护 390

22.3 本章小结 391

第23章 电磁兼容整改的可行性和有效性 392

23.1 整改乱象 392

23.2 原因分析及相应对策 393

23.2.1 EMC整改措施的可行性 394

23.2.2 EMC整改措施的有效性 397

23.3 本章小结 398

第三篇 电磁兼容整改案例分析 401

第24章 传导骚扰发射类案例分析 401

24.1 某高频无极灯的电源端子骚扰电压整改案例 401

24.2 某LED舞台灯的电源端子骚扰电压整改案例 405

24.3 某超声波清洗机的电源端子骚扰电压整改案例 406

24.4 某开关电源的电源端子骚扰电压整改案例 407

24.5 电视机滤波电路位置不当造成电源端子骚扰电压超标的整改案例 409

24.6 触摸屏滤波器安装不当造成电源端子骚扰电压超标的整改案例 410

24.7 某型号LED显示屏的传导骚扰整改案例 411

24.8 两台机柜之间产生的电磁骚扰整改案例 412

24.9 某紧凑型荧光灯的谐波电流整改案例 414

24.10 PCB地线干扰及其抑制对策 416

24.10.1 地环路干扰 416

24.10.2 地环路电磁耦合干扰 417

24.10.3 公共阻抗干扰 417

24.11 工作在100～500kHz的控制组件地线骚扰整改案例 418

24.12 舰船电控柜类产品滤波和接地的整改 419

24.13 本章小结 420

第25章 辐射骚扰发射类案例分析 421

25.1 LED舞台灯的辐射骚扰场强整改案例 421

25.2 交互式数字平台的辐射骚扰场强整改案例 425

25.3 利用扩频调制技术进行辐射骚扰场强整改的案例 430

25.4 计算机信号线走线方向不合理造成辐射骚扰超标的整改案例 434

25.5 计算机互连电缆引起辐射骚扰超标的整改案例 435

25.6 某型号LED显示屏的辐射骚扰场强整改案例 436

25.7 某便携式DVD产品的骚扰功率整改案例 437

25.8 某光电设备电磁兼容设计改进实例 440

25.9 舰船电控柜类产品屏蔽的整改 441

25.10 某型号雷达火控系统的电磁兼容性设计 442

25.11 某舰船通信系统的电磁兼容设计 445

25.12 本章小结 446

第26章 电磁抗扰度类案例分析 447

26.1 某牙科治疗仪的静电放电整改案例 447

26.2 手写板的静电放电整改案例 448

26.3 控制柜的静电放电整改案例 449

26.4 手持式设备的静电放电整改案例 450

26.5 电路板复位信号线的静电放电整改案例 451

26.6 某大型绣花机的电快速瞬变脉冲群整改案例 452

26.7 房间电加热器的浪涌抗（冲击）扰度整改案例 453

26.8 本章小结 457

附录A 电磁兼容的测试设备和试验场地介绍 458

附录B EMC故障预测和诊断的简易方法 462

附录C EMC设计如何融入产品开发的各环节 467

附录D 电磁干扰（EMI）问题的诊断步骤 471

参考文献 474