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入门篇3

第1章 电磁兼容（EMC）基础知识3

1.1 EMC（电磁兼容）概念3

1.2 各种各样的“干扰”3

1.3 电磁兼容三要素4

1.4 什么是分贝5

1.5 天线6

1.6 电磁兼容（EMC）相关标准6

1.6.1 基础标准7

1.6.2 通用标准7

1.6.3 产品族标准7

1.6.4 专用产品标准7

1.6.5 电磁兼容标准的测试内容分类8

1.6.6 电磁兼容的试验方法8

1.7 电磁兼容试验概述9

1.7.1 通用标准中各试验端口的骚扰标准9

1.7.2 通用标准中的抗扰度标准10

第2章 各试验项目详解14

2.1 辐射发射（辐射骚扰）试验14

2.1.1 试验目的14

2.1.2 主要试验设备及必备条件14

2.1.3 试验方法及试验配置15

2.1.4 试验标准限值17

2.2 传导骚扰测试18

2.2.1 试验目的18

2.2.2 主要试验设备及必备条件18

2.2.3 试验方法及试验配置18

2.2.4 试验标准限值18

2.3 谐波电流测试19

2.3.1 试验目的19

2.3.2 主要试验设备及必备条件20

2.3.3 试验方法及试验配置20

2.3.4 试验标准限值20

2.4 静电放电抗扰度试验22

2.4.1 试验目的22

2.4.2 主要试验设备及必备条件22

2.4.3 试验方法及试验配置23

2.4.4 试验等级27

2.5 射频辐射电磁场抗扰度试验27

2.5.1 试验目的27

2.5.2 主要试验设备及必备条件28

2.5.3 试验方法及试验配置29

2.5.4 试验等级31

2.5.5 GTEM小室32

2.6 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验35

2.6.1 试验目的35

2.6.2 主要试验设备及必备条件35

2.6.3 试验方法及试验配置37

2.6.4 试验等级41

2.7 浪涌（冲击）抗扰度试验41

2.7.1 试验目的41

2.7.2 主要试验设备及必备条件42

2.7.3 试验方法及试验配置50

2.7.4 试验等级54

2.8 射频场感应的传导骚扰抗扰度试验54

2.8.1 试验目的54

2.8.2 试验设备及必备条件55

2.8.3 试验方法及试验配置56

2.8.4 试验等级58

2.9 电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度试验58

2.9.1 试验目的58

2.9.2 试验设备及必备条件59

2.9.3 试验方法62

2.9.4 试验等级62

提高篇67

第3章 接地设计67

3.1 接地设计概述67

3.2 安全地67

3.3 信号地69

3.4 地线阻抗问题70

3.4.1 导线阻抗70

3.4.2 信号回路阻抗72

3.5 地线干扰的来源73

3.6 地线环路干扰74

3.6.1 地线环路干扰现象74

3.6.2 地线环路问题的解决方案76

3.7 地线公共阻抗干扰80

3.7.1 地线公共阻抗干扰的原因80

3.7.2 地线公共阻抗干扰的解决方案81

3.8 地线设计原则81

3.8.1 单点接地81

3.8.2 多点接地83

3.8.3 混合接地83

3.9 电路板上的地线设计84

第4章 电磁屏蔽87

4.1 屏蔽效能87

4.2 电场屏蔽88

4.2.1 电场屏蔽原理88

4.2.2 电场屏蔽的设计要点89

4.3 磁场屏蔽89

4.3.1 磁场屏蔽原理90

4.3.2 磁场屏蔽的设计要点90

4.4 电磁场屏蔽91

4.5 机壳的屏蔽设计91

4.5.1 孔洞泄漏92

4.5.2 缝隙泄漏93

4.5.3 孔缝处理93

4.5.4 电磁密封垫使用指导95

4.5.5 显示窗口的屏蔽设计100

4.5.6 通风孔的设计101

4.5.7 控制杆的设计102

4.5.8 导电涂层102

4.5.9 其他辅料104

4.6 搭接105

第5章 干扰滤波108

5.1 干扰滤波的作用108

5.1.1 辐射相关108

5.1.2 电快速瞬变脉冲群试验109

5.1.3 静电放电试验110

5.2 干扰电流111

5.2.1 共模干扰电流111

5.2.2 差模干扰电流112

5.3 设计电磁干扰滤波器112

5.4 滤波器设计过程中的问题116

5.5 滤波电容的选择118

5.6 绕制电感123

5.7 选择磁芯125

5.8 电源线滤波器126

5.9 电源线滤波器的设计及使用方法129

5.9.1 器件的使用129

5.9.2 元件布局130

5.9.3 滤波器结构设计131

5.9.4 滤波器的安装132

5.9.5 滤波器的选用133

5.10 信号线滤波器135

5.11 插入增益138

5.12 滤波器对脉冲干扰的抑制139

第6章 电缆及连接器的设计141

6.1 电缆的电磁辐射141

6.2 电缆的电磁抗扰度问题145

6.3 电缆的分布参数对电磁兼容的影响147

6.4 电缆在产品中的位置与共模电流的关系147

6.5 敏感电路及骚扰源的位置与产品共模电流的关系148

6.6 电缆中共模电流的抑制151

6.6.1 减小共模电压152

6.6.2 增加共模回路阻抗153

6.6.3 共模滤波156

6.6.4 电缆屏蔽156

6.6.5 平衡电路161

6.7 电缆之间的串扰162

6.7.1 电缆串扰机理162

6.7.2 容性耦合的对策164

6.7.3 互感耦合165

6.7.4 各种电缆分类169

6.8 电磁场对电缆的影响170

第7章 瞬态干扰抑制器件178

7.1 气体放电管179

7.1.1 概述179

7.1.2 内部结构179

7.1.3 工作原理180

7.1.4 主要参数180

7.1.5 参数分析181

7.1.6 应用182

7.1.7 故障185

7.2 金属氧化物压敏电阻185

7.2.1 概述185

7.2.2 内部结构186

7.2.3 主要参数187

7.2.4 应用原则190

7.2.5 响应速度问题190

7.2.6 故障模式192

7.2.7 注意事项192

7.3 硅瞬态电压抑制二极管192

7.3.1 概述192

7.3.2 工作原理193

7.3.3 主要参数193

7.3.4 注意事项197

7.4 固体放电管201

7.4.1 概述201

7.4.2 工作原理202

7.4.3 主要参数203

7.4.4 应用说明204

7.4.5 故障模式205

7.5 组合式保护器206

7.5.1 概述206

7.5.2 工作原理206

7.5.3 应用说明207

7.6 设计举例208

7.6.1 交流电源端口防雷和防浪涌电路设计208

7.6.2 直流电源端口防雷和防浪涌电路设计210

7.6.3 信号端口防雷和防浪涌电路设计212

第8章 隔离变压器215

8.1 概述215

8.2 隔离变压器原理215

8.3 带屏蔽隔离变压器216

8.4 超级隔离变压器217

8.5 实际安装220

第9章 整机电路及电路板的设计221

9.1 电源线及地线上的噪声221

9.1.1 噪声的产生221

9.1.2 抑制噪声的方法222

9.2 电路板上的骚扰源226

9.3 扩谱时钟227

9.4 单层板和双层板的设计230

9.4.1 单层板230

9.4.2 双层板230

9.4.3 电路板设计的一般规则231

9.4.4 电路布局231

9.4.5 布线231

9.4.6 多层电路板237

9.5 关于电路设计的建议244

9.6 信号传输畸变及其解决方法245

9.7 信号线滤波247

9.7.1 概述247

9.7.2 信号线EMC滤波线路举例248

9.8 电路板互连电缆的设计257

9.9 电路板及设备上的开关触点的处理260

9.9.1 开关断开时瞬态骚扰形成的原理260

9.9.2 开关切换瞬态干扰抑制261

9.10 操作按钮与电子线路配合的问题263

9.11 电路之间的耦合264

9.12 电路板的局部屏蔽265

9.13 从时序上降低电路受干扰的概率266

9.14 软件抗扰措施267

9.14.1 看门狗268

9.14.2 其他措施268

第10章 产品的电气设计和装配269

10.1 电气设计的原则269

10.2 元器件、电气配件的排布和安装269

10.3 排布导线271

10.3.1 排布导线注意事项271

10.3.2 汇流排的设计安装273

10.4 产品的安全性与可靠性274

10.4.1 绝缘与耐压274

10.4.2 电磁骚扰与防护275

10.4.3 产品的可靠性277

10.5 机柜间电缆的处理277

第11章 电磁兼容故障的诊断及整改279

11.1 产品电磁兼容定性279

11.1.1 摸底试验配置279

11.1.2 定性试验配置280

11.2 产品电磁兼容故障的定位281

11.2.1 故障判断282

11.2.2 故障信号的测试282

11.2.3 故障定位总结283

11.2.4 故障排查举例（变频调速系统）283

11.3 电磁兼容故障整改287

11.3.1 辐射发射超标287

11.3.2 传导发射超标289

11.3.3 电源谐波发射超标290

11.3.4 静电放电抗扰度不合格291

11.3.5 射频电磁场辐射抗扰度不合格296

11.3.6 电快速脉冲群抗扰度不合格297

11.3.7 浪涌（冲击）抗扰度不合格299

11.3.8 射频场感应传导抗扰度不合格301

第12章 低压电器产品的电磁兼容问题303

12.1 概述303

12.2 国家标准中对低压电器电磁兼容的要求305

12.2.1 GB/T14048—2006标准中对低压开关及控制设备的电磁兼容要求306

12.2.2 GB18499—2008标准中对剩余电流动作保护器（RCD）的电磁兼容要求310

12.3 低压电器产品的电磁兼容故障整改及电磁兼容设计举例312

12.3.1 剩余电流动作保护器使用中的常见故障及整改312

12.3.2 智能脱扣器的软硬件设计及抗扰措施314

第13章 单片机、可编程控制器及工控机的抗扰问题317

13.1 单片机系统的抗扰设计317

13.1.1 单片机系统的电磁骚扰问题317

13.1.2 单片机系统的硬件电磁兼容设计318

13.1.3 单片机系统的软件电磁兼容设计326

13.2 可编程控制器的抗扰问题329

13.2.1 可编程控制器的概念329

13.2.2 可编程控制器系统中的骚扰来源330

13.2.3 可编程控制器系统的抗扰设计及措施331

13.2.4 可编程控制器系统中的软件抗扰措施333

13.3 工控机的抗扰问题334

13.3.1 工控机使用中的硬件抗扰措施335

13.3.2 工控机使用中的软件抗扰措施336

第14章 医疗电子设备的电磁兼容341

14.1 医疗电子设备电磁兼容问题的特殊性341

14.1.1 概述341

14.1.2 医疗电子设备的特殊性与复杂性342

14.1.3 医疗电子设备的电磁兼容要求342

14.2 医疗电子设备和系统的电磁兼容性要求343

14.2.1 骚扰发射的限制343

14.2.2 电网污染保护要求344

14.2.3 抗扰度要求344

14.3 国内医用电子设备电磁兼容现状345

14.4 医疗设备的安全与电磁兼容问题的总结346

14.5 医疗电子设备安全与电磁兼容的整改措施349

14.5.1 漏电流问题349

14.5.2 电磁环境问题350

14.5.3 电气安全与电磁兼容常用整改措施351

14.6 电磁兼容设计实例355

14.6.1 超声设备电磁场抗扰措施355

14.6.2 医用洗片机控制器的电磁兼容设计356

14.6.3 心脏除颤器测试分析仪的电磁兼容设计357

14.6.4 医疗建筑的电磁兼容设计原则360

第15章 家用电器的电磁兼容测试及整改363

15.1 概述363

15.2 家用电器电磁兼容测试的标准化364

15.2.1 家用电器、电动工具和类似器具的电磁发射要求366

15.2.2 家用电器、电动工具和类似器具的抗扰度要求369

15.3 电磁兼容故障整改举例371

15.3.1 电动工具电磁干扰的抑制371

15.3.2 小家电电磁发射超标整改375

15.3.3 变频空调单片机控制电路抗扰设计举例379

第16章 变频调速系统的电磁兼容测试与整改385

16.1 概述385

16.2 国家相关标准386

16.2.1 标准适用范围386

16.2.2 电气传动系统的抗扰度386

16.2.3 电气传动系统的发射要求388

16.3 变频器的传导骚扰389

16.3.1 变频器传导骚扰测试390

16.3.2 试验报告390

16.3.3 测试结果分析391

16.3.4 传导骚扰的抑制措施392

16.4 变频器谐波问题的整改392

16.4.1 变频器输入侧谐波抑制393

16.4.2 变频器输出侧谐波抑制396

16.5 变频器使用中的其他问题399

16.5.1 接地问题399

16.5.2 布线问题401

16.5.3 布局问题404

16.6 变频器输入侧故障411

16.7 系统防雷413

16.7.1 易受雷击的部分413

16.7.2 防雷保护414

第17章 开关电源的传导骚扰416

17.1 开关电源认证和电磁兼容测试416

17.2 开关电源的电磁兼容试验417

17.3 开关电源的电磁骚扰418

17.3.1 整流电路418

17.3.2 开关换能部分419

17.3.3 次级整流电路419

17.3.4 稳压控制电路420

17.3.5 分布电容问题420

17.4 开关电源的传导发射测试421

17.4.1 交流电源端口传导发射限值421

17.4.2 传导发射试验配置422

17.5 传导骚扰抑制技术424

17.5.1 差模滤波424

17.5.2 共模滤波分析425

17.5.3 输入滤波电路427

17.5.4 电源滤波器实际电路分析429

17.5.5 滤波电路中各元件简介434

17.5.6 影响电磁骚扰的其他因素445

第18章 不间断电源的噪声抑制446

18.1 概述446

18.1.1 不间断电源简介446

18.1.2 应用领域447

18.1.3 不间断电源解决的问题447

18.2 不间断电源的种类448

18.2.1 后备式电源448

18.2.2 在线互动式电源449

18.2.3 在线式电源449

18.3 不间断电源的电磁骚扰抑制451

18.3.1 骚扰限值451

18.3.2 测试方法458

18.3.3 不间断电源产品的电磁兼容设计464

18.4 不间断电源的选用465

18.4.1 不间断电源的选择465

18.4.2 不间断电源的关键技术467

18.4.3 不间断电源的主要指标469

18.5 不间断电源使用时的注意事项471

18.6 电池的保养472

18.6.1 常见电池种类472

18.6.2 各种电池的优缺点474

18.6.3 电池相关问题474

精通篇479

第19章 汽车电子产品的电磁兼容479

19.1 概述479

19.2 车载电子、电气产品的电磁兼容问题480

19.2.1 车载电子产品的电磁兼容480

19.2.2 汽车内部的电磁环境481

19.2.3 车载电子、电气产品电磁兼容的标准化481

19.2.4 部分国家标准简介482

19.3 ISO7637标准484

19.3.1 概述484

19.3.2 试验条件485

19.3.3 瞬态电压发射试验485

19.3.4 抗扰度试验490

19.3.5 不合格整改措施505

19.4 车载电子产品电磁兼容设计506

19.4.1 电磁兼容设计的目的506

19.4.2 电磁兼容设计涵盖的项目506

19.5 电磁兼容设计实例508

19.5.1 行车记录仪的抗扰设计508

19.5.2 车载数字视听设备的电磁兼容设计511

19.5.3 电磁兼容其他措施515

第20章 铁路信号的电磁兼容技术517

20.1 概述517

20.2 信号系统电磁环境518

20.2.1 电磁环境分类518

20.2.2 电磁兼容与安全可靠性519

20.2.3 电气化铁道的干扰源519

20.2.4 雷电与信号防雷527

20.3 铁路信号系统电磁兼容标准534

20.3.1 国际标准534

20.3.2 国家标准对铁路信号设备电磁兼容的具体要求541

20.4 信号产品电磁兼容设计举例545

20.4.1 信号产品继电器端口防浪涌设计545

20.4.2 信号产品CAN接口防脉冲群设计546

附录A 电磁兼容检验报告样本547

附录B 电磁试验现场布置555