電磁兼容(EMC)設計與測試之電腦及其外圍產品

內容簡介

本書從產品的設計和試驗兩譽鑽酷條主線出發，系統地講解了電磁兼容設計這門新技術，以及電磁兼容的相關標準與實施。在入門篇中通過各種電磁兼容試驗，介紹了國家現行標準的試驗技術，使讀者能夠對電磁兼容技術有充分的認識；在提高篇中本著實用的目的深入淺出、循序漸進講解了電磁兼容的各種技術手段，並且儘量避免了冗長的理論公式，使讀者能夠很輕鬆地掌握電磁兼容這門技術；最後，在精通篇中本書通過一系列實例深化並補充了對電磁兼容標準和技術的理解。

圖書目錄

入門篇

第1章電磁兼容（EMC）基礎知識 3

1．1 EMC（電磁兼容）概念 3

1．2 各種各樣的“干擾” 3

1．3 電磁兼容三要素 4

1．4 什麼是分貝 5

1．5 天線 6

1．6 電磁兼容（EMC）相關標準 6

1．6．1 基礎標準 7

1．6．2 通用標準 7

1．6．3 產品族標準 7

1．6．4 專用產品標準 7

1．6．5 電磁兼容標準的測試內容分類 8

1．6．6 電磁兼容的試驗方法 8

1．7 電磁兼容試驗概述 9

1．7．1 通用標準中各試驗連線埠的騷擾標準 9

1．7．2 通用標準中的抗擾度標準 10

第2章各試驗項目詳解 14

2．1 輻射發射（輻射騷擾）試驗 14

2．1．1 試驗目的 14

2．1．2 主要試驗設備及棄符翻必備條件 14

2．1．3 試驗方法及試驗配置 15

2．1．4 試驗標準限值 17

2．2 傳導騷擾測試 18

2．2．1 試驗目的 18

2．2．2 主要試驗設備及必備條件簽辨蘭 18

2．2．3 試驗方法及試驗配置 18

2．2．4 試驗標準限值 18

2．3 諧波電流測試 19

2．3．1 試驗目的 19

2．3．2 主要試驗設備及必備條件 20

2．3．3 試驗方法及試驗配置 20

2．3．4 試驗標準限值 20

2．4 靜電放電抗擾度試驗 22

2．4．1 試驗目的 22

2．4．2 主要試驗設備及必備條件 22

2．4．3 試驗方法及試驗配置 23

2．4．4 試驗等級 27

2．5 射頻輻射電磁場抗擾度試驗 27

2．5．1 試驗目的 27

2．5．2 主要試驗設備及必備條件 28

2．5．3 試驗方法及試驗配置 29

2．5．4 試驗等級 31

2．5．5 GTEM小室 32

2．6 電快速瞬變脈衝群抗擾度試驗 35

2．6．1 試驗目的 35

2．6．2 主要試驗設備及必備條件 35

2．6．3 試驗方法及試驗配置 37

2．6．4 試驗等級 41

2．7 浪涌（阿姜船衝擊）抗擾度試驗 41

2．7．1 試驗目的 41

2．7．2 主要試驗設備及必備條件 42

2．7．3 試驗方法及試驗配置 50

2．7．4 試驗等級 54

2．8 射頻場感應的傳導騷擾抗擾度試驗 54

2．8．1 試驗目的 54

2．8．2 試驗設備及必備條件 55

2．8．3 試驗方法及試驗配置 56

2．8．4 試驗等級 58

2．9 電壓暫降、短時中斷和電壓變化抗擾度試驗 58

2．9．1 試驗目的 58

2．9．2 試驗設備及必備條件 59

2．9．3 試驗方法 62

2．9．4 試驗等級 62

提高篇

第3章接地設計 67

3．1 接地設計概述 67

3．2 安全地 67

3．3 信號地 69

3．4 地線阻抗問題 70

3．4．1 導線阻抗 70

3．4．2 信號迴路阻抗 72

3．5 地線干擾的來源 73

3．6 地線環路干擾 74

3．6．1 地線環路干擾現象 74

3．6．2 地線環路問題的解決方案 76

3．7 地線公共阻抗干擾 80

3．7．1 地線公共阻抗干擾的原因 80

3．7．2 地線公共阻抗干擾的解決方案 81

3．8 地線設計原則 81

3．8．1 單點接地 81

3．8．2 多點接地 83

3．8．3 混合接地 83

3．9 電路板上的地線設計 84

第4章電磁禁止 87

4．1 禁止效能 87

4．2 電場汗料府旬禁止 88

4．2．1 電場禁止原理 88

4．2．2 電場禁止的設計要點 89

4．3 磁場禁止 89

4．3．1 磁場禁止原理 90

4．3．2 磁場禁止的設計要點 90

4．4 電磁場禁止 91

4．5 機殼的禁止設計 91

4．5．1 孔洞泄漏 92

4．5．2 縫隙泄漏 93

4．5．3 孔縫處理 93

4．5．4 電磁密封墊使用指導 95

4．5．5 顯示窗您夜口的禁止設計 100

4．5．6 通風孔的設計 101

4．5．7 控制桿的設計幾才辣晚 102

4．5．8 導電塗層 102

4．5．9 其他輔料 104

4．6 搭接 105

第5章干擾濾波 108

5．1 干擾濾波的作用 108

5．1．1 輻射相關 108

5．1．2 電快速瞬變脈衝群試驗 109

5．1．3 靜電放電試驗 110

5．2 干擾電流 111

5．2．1 共模干擾電流 111

5．2．2 差模干擾電流 112

5．3 設計電磁干擾濾波器 112

5．4 濾波器設計過程中的問題 116

5．5 濾波電容的選擇 118

5．6 繞制電感 123

5．7 選擇磁芯 125

5．8 電源線濾波器 126

5．9 電源線濾波器的設計及使用方法 129

5．9．1 器件的使用 129

5．9．2 元件布局 130

5．9．3 濾波器結構設計 131

5．9．4 濾波器的安裝 132

5．9．5 濾波器的選用 133

5．10 信號線濾波器 135

5．11 插入增益 138

5．12 濾波器對脈衝干擾的抑制 139

第6章電纜及連線器的設計 141

6．1 電纜的電磁輻射 141

6．2 電纜的電磁抗擾度問題 145

6．3 電纜的分布參數對電磁兼容的影響 147

6．4 電纜在產品中的位置與共模電流的關係 147

6．5 敏感電路及騷擾源的位置與產品共模電流的關係 148

6．6 電纜中共模電流的抑制 151

6．6．1 減小共模電壓 152

6．6．2 增加共模迴路阻抗 153

6．6．3 共模濾波 156

6．6．4 電纜禁止 156

6．6．5 平衡電路 161

6．7 電纜之間的串擾 162

6．7．1 電纜串擾機理 162

6．7．2 容性耦合的對策 164

6．7．3 互感耦合 165

6．7．4 各種電纜分類 169

6．8 電磁場對電纜的影響 170

第7章瞬態干擾抑制器件 178

7．1 氣體放電管 179

7．1．1 概述 179

7．1．2 內部結構 179

7．1．3 工作原理 180

7．1．4 主要參數 180

7．1．5 參數分析 181

7．1．6 套用 182

7．1．7 故障 185

7．2 金屬氧化物壓敏電阻 185

7．2．1 概述 185

7．2．2 內部結構 186

7．2．3 主要參數 187

7．2．4 套用原則 190

7．2．5 回響速度問題 190

7．2．6 故障模式 192

7．2．7 注意事項 192

7．3 矽瞬態電壓抑制二極體 192

7．3．1 概述 192

7．3．2 工作原理 193

7．3．3 主要參數 193

7．3．4 注意事項 197

7．4 固體放電管 201

7．4．1 概述 201

7．4．2 工作原理 202

7．4．3 主要參數 203

7．4．4 套用說明 204

7．4．5 故障模式 205

7．5 組合式保護器 206

7．5．1 概述 206

7．5．2 工作原理 206

7．5．3 套用說明 207

7．6 設計舉例 208

7．6．1 交流電源連線埠防雷和防浪涌電路設計 208

7．6．2 直流電源連線埠防雷和防浪涌電路設計 210

7．6．3 信號連線埠防雷和防浪涌電路設計 212

第8章隔離變壓器 215

8．1 概述 215

8．2 隔離變壓器原理 215

8．3 帶禁止隔離變壓器 216

8．4 超級隔離變壓器 217

8．5 實際安裝 220

第9章整機電路及電路板的設計 221

9．1 電源線及地線上的噪聲 221

9．1．1 噪聲的產生 221

9．1．2 抑制噪聲的方法 222

9．2 電路板上的騷擾源 226

9．3 擴譜時鐘 227

9．4 單層板和雙層板的設計 230

9．4．1 單層板 230

9．4．2 雙層板 230

9．4．3 電路板設計的一般規則 231

9．4．4 電路布局 231

9．4．5 布線 231

9．4．6 多層電路板 237

9．5 關於電路設計的建議 244

9．6 信號傳輸畸變及其解決方法 245

9．7 信號線濾波 247

9．7．1 概述 247

9．7．2 信號線EMC濾波線路舉例 248

9．8 電路板互連電纜的設計 257

9．9 電路板及設備上的開關觸點的處理 260

9．9．1 開關斷開時瞬態騷擾形成的原理 260

9．9．2 開關切換瞬態干擾抑制 261

9．10 操作按鈕與電子線路配合的問題 263

9．11 電路之間的耦合 264

9．12 電路板的局部禁止 265

9．13 從時序上降低電路受干擾的機率 266

9．14 軟體抗擾措施 267

9．14．1 看門狗 268

9．14．2 其他措施 268

第10章產品的電氣設計和裝配 269

10．1 電氣設計的原則 269

10．2 元器件、電氣配件的排布和安裝 269

10．3 排布導線 271

10．3．1 排布導線注意事項 271

10．3．2 匯流排的設計安裝 273

10．4 產品的安全性與可靠性 274

10．4．1 絕緣與耐壓 274

10．4．2 電磁騷擾與防護 275

10．4．3 產品的可靠性 277

10．5 機櫃間電纜的處理 277

第11章電磁兼容故障的診斷及整改 279

11．1 產品電磁兼容定性 279

11．1．1 摸底試驗配置 279

11．1．2 定性試驗配置 280

11．2 產品電磁兼容故障的定位 281

11．2．1 故障判斷 282

11．2．2 故障信號的測試 282

11．2．3 故障定位總結 283

11．2．4 故障排查舉例（變頻調速系統） 283

11．3 電磁兼容故障整改 287

11．3．1 輻射發射超標 287

11．3．2 傳導發射超標 289

11．3．3 電源諧波發射超標 290

11．3．4 靜電放電抗擾度不合格 291

11．3．5 射頻電磁場輻射抗擾度不合格 296

11．3．6 電快速脈衝群抗擾度不合格 297

11．3．7 浪涌（衝擊）抗擾度不合格 299

11．3．8 射頻場感應傳導抗擾度不合格 301

第12章低壓電器產品的電磁兼容問題 303

12．1 概述 303

12．2 國家標準中對低壓電器電磁兼容的要求 305

12．2．1 GB/T14048―2006標準中對低壓開關及控制設備的電磁兼容要求 306

12．2．2 GB18499―2008標準中對剩餘電流動作保護器（RCD）的電磁兼容要求 310

12．3 低壓電器產品的電磁兼容故障整改及電磁兼容設計舉例 312

12．3．1 剩餘電流動作保護器使用中的常見故障及整改 312

12．3．2 智慧型脫扣器的軟硬體設計及抗擾措施 314

第13章單片機、可程式控制器及工控機的抗擾問題 317

13．1 單片機系統的抗擾設計 317

13．1．1 單片機系統的電磁騷擾問題 317

13．1．2 單片機系統的硬體電磁兼容設計 318

13．1．3 單片機系統的軟體電磁兼容設計 326

13．2 可程式控制器的抗擾問題 329

13．2．1 可程式控制器的概念 329

13．2．2 可程式控制器系統中的騷擾來源 330

13．2．3 可程式控制器系統的抗擾設計及措施 331

13．2．4 可程式控制器系統中的軟體抗擾措施 333

13．3 工控機的抗擾問題 334

13．3．1 工控機使用中的硬體抗擾措施 335

13．3．2 工控機使用中的軟體抗擾措施 336

第14章醫療電子設備的電磁兼容 341

14．1 醫療電子設備電磁兼容問題的特殊性 341

14．1．1 概述 341

14．1．2 醫療電子設備的特殊性與複雜性 342

14．1．3 醫療電子設備的電磁兼容要求 342

14．2 醫療電子設備和系統的電磁兼容性要求 343

14．2．1 騷擾發射的限制 343

14．2．2 電網污染保護要求 344

14．2．3 抗擾度要求 344

14．3 國內醫用電子設備電磁兼容現狀 345

14．4 醫療設備的安全與電磁兼容問題的總結 346

14．5 醫療電子設備安全與電磁兼容的整改措施 349

14．5．1 漏電流問題 349

14．5．2 電磁環境問題 350

14．5．3 電氣安全與電磁兼容常用整改措施 351

14．6 電磁兼容設計實例 355

14．6．1 超聲設備電磁場抗擾措施 355

14．6．2 醫用洗片機控制器的電磁兼容設計 356

14．6．3 心臟除顫器測試分析儀的電磁兼容設計 357

14．6．4 醫療建築的電磁兼容設計原則 360

第15章家用電器的電磁兼容測試及整改 363

15．1 概述 363

15．2 家用電器電磁兼容測試的標準化 364

15．2．1 家用電器、電動工具和類似器具的電磁發射要求 366

15．2．2 家用電器、電動工具和類似器具的抗擾度要求 369

15．3 電磁兼容故障整改舉例 371

15．3．1 電動工具電磁干擾的抑制 371

15．3．2 小家電電磁發射超標整改 375

15．3．3 變頻空調單片機控制電路抗擾設計舉例 379

第16章變頻調速系統的電磁兼容測試與整改 385

16．1 概述 385

16．2 國家相關標準 386

16．2．1 標準適用範圍 386

16．2．2 電氣傳動系統的抗擾度 386

16．2．3 電氣傳動系統的發射要求 388

16．3 變頻器的傳導騷擾 389

16．3．1 變頻器傳導騷擾測試 390

16．3．2 試驗報告 390

16．3．3 測試結果分析 391

16．3．4 傳導騷擾的抑制措施 392

16．4 變頻器諧波問題的整改 392

16．4．1 變頻器輸入側諧波抑制 393

16．4．2 變頻器輸出側諧波抑制 396

16．5 變頻器使用中的其他問題 399

16．5．1 接地問題 399

16．5．2 布線問題 401

16．5．3 布局問題 404

16．6 變頻器輸入側故障 411

16．7 系統防雷 413

16．7．1 易受雷擊的部分 413

16．7．2 防雷保護 414

第17章開關電源的傳導騷擾 416

17．1 開關電源認證和電磁兼容測試 416

17．2 開關電源的電磁兼容試驗 417

17．3 開關電源的電磁騷擾 418

17．3．1 整流電路 418

17．3．2 開關換能部分 419

17．3．3 次級整流電路 419

17．3．4 穩壓控制電路 420

17．3．5 分布電容問題 420

17．4 開關電源的傳導發射測試 421

17．4．1 交流電源連線埠傳導發射限值 421

17．4．2 傳導發射試驗配置 422

17．5 傳導騷擾抑制技術 424

17．5．1 差模濾波 424

17．5．2 共模濾波分析 425

17．5．3 輸入濾波電路 427

17．5．4 電源濾波器實際電路分析 429

17．5．5 濾波電路中各元件簡介 434

17．5．6 影響電磁騷擾的其他因素 445

第18章不間斷電源的噪聲抑制 446

18．1 概述 446

18．1．1 不間斷電源簡介 446

18．1．2 套用領域 447

18．1．3 不間斷電源解決的問題 447

18．2 不間斷電源的種類 448

18．2．1 後備式電源 448

18．2．2 線上互動式電源 449

18．2．3 線上式電源 449

18．3 不間斷電源的電磁騷擾抑制 451

18．3．1 騷擾限值 451

18．3．2 測試方法 458

18．3．3 不間斷電源產品的電磁兼容設計 464

18．4 不間斷電源的選用 465

18．4．1 不間斷電源的選擇 465

18．4．2 不間斷電源的關鍵技術 467

18．4．3 不間斷電源的主要指標 469

18．5 不間斷電源使用時的注意事項 471

18．6 電池的保養 472

18．6．1 常見電池種類 472

18．6．2 各種電池的優缺點 474

18．6．3 電池相關問題 474

精通篇

第19章汽車電子產品的電磁兼容 478

19．1 概述 478

19．2 車載電子、電氣產品的電磁兼容問題 479

19．2．1 車載電子產品的電磁兼容 479

19．2．2 汽車內部的電磁環境 480

19．2．3 車載電子、電氣產品電磁兼容的標準化 480

19．2．4 部分國家標準簡介 481

19．3 ISO7637標準 483

19．3．1 概述 483

19．3．2 試驗條件 484

19．3．3 瞬態電壓發射試驗 484

19．3．4 抗擾度試驗 489

19．3．5 不合格整改措施 504

19．4 車載電子產品電磁兼容設計 505

19．4．1 電磁兼容設計的目的 505

19．4．2 電磁兼容設計涵蓋的項目 505

19．5 電磁兼容設計實例 507

19．5．1 行車記錄儀的抗擾設計 507

19．5．2 車載數字視聽設備的電磁兼容設計 510

19．5．3 電磁兼容其他措施 514

第20章鐵路信號的電磁兼容技術 516

20．1 概述 516

20．2 信號系統電磁環境 517

20．2．1 電磁環境分類 517

20．2．2 電磁兼容與安全可靠性 518

20．2．3 電氣化鐵道的干擾源 518

20．2．4 雷電與信號防雷 526

20．3 鐵路信號系統電磁兼容標準 533

20．3．1 國際標準 533

20．3．2 國家標準對鐵路信號設備電磁兼容的具體要求 540

20．4 信號產品電磁兼容設計舉例 544

20．4．1 信號產品繼電器連線埠防浪涌設計 544

20．4．2 信號產品CAN接口防脈衝群設計 545

附錄A 電磁兼容檢驗報告樣本 546

附錄B 電磁試驗現場布置 554

作者簡介

張亮，電磁兼容設計與測試工程師，從事一線設計與測試工作多年，積累了豐富的經驗和案例，在期刊發表了17篇技術性文章。

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