[正版]电磁兼容(EMC)原理、设计与故障排除实例详解

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为了避免电子产品在使用的过程中会受到电磁干扰，电子、电器产品在进入市场之前都需要经过严格的电磁兼容测试。尤其是伴随5G通信、轨道交通信号技术发展的需求，对电子产品的抗干扰性要求也日益提高，人员不仅要会设计电路、设计产品，产品出现问题后还要能及时进行故障排除。《电磁兼容（EMC）原理、设计与故障排除实例详解 》一书帮助读者学习EMC从原理到设计、应用的全部知识与技巧。《电磁兼容（EMC）原理、设计与故障排除实例详解 》全书特点： 1 丰富的设计实例：提供汽车电子产品、铁路信号、家电、开关电源等的电磁兼容设计案例，阐述设计思路，点明设计技巧，演示设计难点和重点，读者可以直接用于设计工作。 2 注重实用，总结电磁兼容从原理、设计、测试到故障排除、应用的全部知识和技能，是一本简明实用的电磁兼容设计和测试故障排除的工具书。 3 配套视频讲解，详细介绍设计细节、故障排除问题和解决对策。

章电磁兼容（EMC）基础
1.1什么是电磁兼容（EMC） 1
1.2各种各样的“干扰” 1
1.3电磁兼容三要素 3
1.4什么是分贝 4
1.5天线 5
1.6电磁兼容（EMC）的标准与测试内容 6
1.6.1基础标准 6
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 7
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干扰标准 9
1.7.2通用标准中的抗扰度标准 10
第2章EMC试验项目详解
2.1辐射发射（辐射干扰）试验（30MHz～1GHz) 14
2.1.1辐射发射的试验目的 14
2.1.2主要试验设备及条件 14
2.1.3试验方法及试验布置 15
2.1.4试验标准限值 17
2.1.5测试案例分析 18
2.2传导干扰测试（0.15～30MHz） 19
2.2.1试验目的 19
2.2.2主要试验设备及条件 19
2.2.3试验方法及试验配置 20
2.2.4试验标准限值 20
2.2.5测试案例分析 21
2.3谐波电流的测试 22
2.3.1试验目的 22
2.3.2主要试验设备及条件 22
2.3.3试验方法及试验配置 23
2.3.4试验标准限值 23
2.4静电放电抗扰度试验 24
2.4.1试验目的 24
2.4.2主要试验设备及条件 25
2.4.3试验方法及试验配置 25
2.4.4试验等级 29
2.4.5试验案例 30
2.5射频辐射电磁场抗扰度试验 30
2.5.1试验目的 30
2.5.2主要试验设备及条件 31
2.5.3试验方法及试验配置 32
2.5.4试验等级 34
2.5.5GTEM小室 35
2.6电快速瞬变脉冲群抗扰度试验 38
2.6.1试验目的 38
2.6.2主要试验设备及条件 38
2.6.3试验方法及试验配置 41
2.6.4试验等级 44
2.7浪涌（冲击）抗扰度试验 44
2.8射频场感应的传导干扰抗扰度试验 45
2.9电压暂降、短时中断和电压变化的抗扰度试验 45
附录电磁兼容测试报告样本 45
第3章接地设计
3.1接地设计的作用和分类 46
3.2安全地 46
3.3信号地 49
3.4地线阻抗问题 50
3.4.1导线阻抗 51
3.4.2信号回路阻抗 52
3.5地线干扰的来源 54
3.6地线环路干扰 55
3.6.1地线环路干扰现象及成因 55
3.6.2地线环路问题的解决方案 57
3.7地线公共阻抗干扰 62
3.7.1公共阻抗干扰的成因 62
3.7.2公共阻抗干扰的解决方案 63
3.8地线设计原则 64
3.8.1单点接地 64
3.8.2多点接地 65
3.8.3混合接地 66
3.9电路板上的地线设计 67
第4章电磁屏蔽
4.1屏蔽效能 71
4.2电场屏蔽 73
4.2.1电场屏蔽原理 73
4.2.2电场屏蔽设计要点 73
4.3磁场屏蔽 74
4.3.1磁场屏蔽原理 74
4.3.2磁场屏蔽的设计要点 74
4.4电磁场屏蔽 75
4.5机壳的屏蔽设计 76
4.5.1孔洞泄漏 77
4.5.2缝隙泄漏 78
4.5.3孔缝处理 79
4.5.4电磁密封衬垫使用指导 81
4.5.5显示窗口的屏蔽设计 86
4.5.6通风孔的设计 88
4.5.7控制杆的设计 90
4.5.8导电涂覆层 90
4.5.9其他辅料 91
4.6搭接 92
第5章干扰滤波
5.1干扰滤波的作用 96
5.1.1辐射相关 96
5.1.2电快速瞬变脉冲群试验 98
5.1.3静电放电试验 98
5.2干扰电流 99
5.2.1共模干扰电流 99
5.2.2差模干扰电流 100
5.3设计电磁干扰滤波器 101
5.4滤波器设计过程中的问题 105
5.5滤波电容的选择 108
5.6绕制电感 113
5.7选择磁芯 115
5.8电源线滤波器 116
5.8.1电源干扰与电源线滤波器的作用 116
5.8.2电源线滤波器电路分析 117
5.8.3提高滤波效果 119
5.9电源线滤波器的设计及使用方法 120
5.9.1器件的使用 120
5.9.2元件布局 121
5.9.3滤波器结构设计 122
5.9.4滤波器的安装 123
5.9.5正确选用滤波器 124
5.10信号端口滤波器 126
5.11插入增益 130
5.12滤波器对脉冲干扰的抑制 131
第6章电缆及连接器的设计
6.1电缆的电磁辐射 133
6.2电缆的电磁抗扰度问题 138
6.3电缆的分布参数对电磁兼容的影响 139
6.4电缆在产品中的位置与共模电流的关系 140
6.5敏感电路及干扰源的位置与产品共模电流的关系 141
6.6电缆中共模电流的抑制 144
6.6.1减小共模电压 145
6.6.2增加共模回路阻抗 146
6.6.3共模滤波 149
6.6.4电缆屏蔽 149
6.6.5平衡电路 155
6.7电缆之间的串扰 155
6.7.1电缆串扰机理 155
6.7.2容性耦合的对策 157
6.7.3互感耦合 159
6.7.4各种电缆的分类 163
6.8电磁场对电缆的影响 164
6.8.1场与电缆之间的耦合 164
6.8.2场与电缆之间耦合的控制 165
6.8.3低频磁场与电缆之间的耦合与控制 167
第7章瞬态干扰抑制器件
7.1气体放电管 172
7.2金属氧化物压敏电阻 172
7.3瞬态电压抑制二极管（TVS管） 172
7.4固体放电管 172
7.5组合式保护器 172
7.6设计举例 172
7.6.1交流电源端口防雷和防浪涌电路设计 172
7.6.2直流电源端口防雷和防浪涌电路设计 174
7.6.3信号端口防雷和防浪涌电路设计 176
第8章隔离变压器
8.1普通隔离变压器 179
8.2带屏蔽层的隔离变压器 180
8.3超级隔离变压器 182
8.4实际安装 184
第9章整机电路及电路板的设计
9.1电源线及地线上的噪声 185
9.1.1噪声的产生 185
9.1.2抑制噪声的方法 186
9.2电路板上的干扰源 190
9.3扩谱时钟 192
9.4单层板和双层板的设计 194
9.4.1单层板 194
9.4.2双层板 194
9.4.3印制电路板设计的一般规则 195
9.4.4电路布局 195
9.4.5布线 195
9.4.6多层电路板 200
9.5关于电路设计的建议 207
9.6信号传输畸变及其解决方法 209
9.7信号线滤波 211
9.7.1信号线滤波的作用和设计方法 211
9.7.2信号线EMC滤波线路举例 211
9.8电路板互连电缆的设计 221
9.9电路板及设备上的开关触点的处理 224
9.9.1开关断开时瞬态干扰形成的原理 224
9.9.2开关切换瞬态干扰抑制 225
9.10操作按钮与电子线路配合的问题 227
9.11电路之间的耦合 228
9.12电路板的局部屏蔽 230
9.13从时序上降低电路受干扰的概率 231
9.14软件抗扰措施 232
9.14.1看门狗 232
9.14.2其他措施 233
0章产品的电气设计和装配
10.1电气设计的原则 234
10.2元器件、电气配件的排布和安装 234
10.3排布导线 234
10.3.1排布导线注意事项 234
10.3.2汇流排的设计安装 234
10.4产品的安全性与可靠性 234
10.4.1绝缘与耐压 234
10.4.2电磁干扰与防护 234
10.4.3产品的可靠性 234
10.5机柜间电缆的处理 234
1章电磁兼容故障的诊断及整改
11.1产品电磁兼容定性 235
11.1.1摸底试验配置 235
11.1.2定性试验配置 236
11.2产品电磁兼容故障的定位 237
11.2.1故障判断 238
11.2.2故障信号的测试 238
11.2.3故障定位的方法 239
11.2.4故障排查举例（变频调速系统） 239
11.3电磁兼容故障整改 242
11.3.1辐射发射超标 243
11.3.2传导发射超标 244
11.3.3电源谐波发射超标 246
11.3.4静电放电抗扰度不合格 246
11.3.5射频电磁场辐射抗扰度不合格 251
11.3.6电快速脉冲群抗扰度不合格 252
11.3.7浪涌（冲击）抗扰度不合格 254
11.3.8射频场感应传导抗扰度不合格 256
2章单片机、可编程控制器及工控机的抗扰问题
12.1单片机系统的抗扰设计 258
12.1.1单片机系统的电磁干扰问题 258
12.1.2单片机系统的硬件电磁兼容设计 258
12.1.3单片机软件电磁兼容设计 258
12.2可编程控制器的抗扰问题 258
12.2.1可编程控制器的概念 258
12.2.2可编程控制器系统中的干扰来源 258
12.2.3可编程控制器系统的抗扰设计及措施 258
12.2.4可编程控制器系统中的软件抗扰措施 258
12.3工控机的抗扰问题 258
12.3.1工控机使用中的硬件抗扰措施 258
12.3.2工控机使用中的软件抗扰措施 258
3章家用电器的电磁兼容测试及整改
13.1家用电器引起的电磁干扰 259
13.2家用电器电磁兼容测试的标准化 260
13.2.1家用电器、电动工具和类似器具的电磁发射要求 262
13.2.2家用电器、电动工具和类似器具的抗扰度要求 264
13.3电磁兼容故障整改实例 267
4章开关电源的传导干扰
14.1开关电源认证和电磁兼容测试 268
14.2开关电源的电磁兼容试验 269
14.3开关电源的电磁干扰 270
14.3.1整流电路 271
14.3.2开关换能部分 271
14.3.3次级整流电路 271
14.3.4稳压控制电路 272
14.3.5分布电容问题 272
14.4开关电源的传导发射测试 273
14.4.1交流电源端口传导发射限值 273
14.4.2传导发射试验配置 274
14.5怎样抑制传导干扰 276
14.5.1差模滤波 276
14.5.2共模滤波分析 277
14.5.3输入滤波电路 280
14.5.4电源滤波器实际电路分析 281
14.5.5滤波电路中各元件介绍 286
14.5.6影响电磁干扰的其他因素 297
5章汽车电子产品的电磁兼容设计
15.1车载电子、电气产品的电磁兼容问题 298
15.1.1车载电子产品的电磁兼容 298
15.1.2汽车内部的电磁环境 299
15.1.3车载电子、电气产品电磁兼容的标准化 299
15.1.4部分国家标准简介 300
15.2ISO 7637标准 302
15.2.1试验条件 303
15.2.2瞬态电压发射试验 303
15.2.3抗扰度试验 308
15.2.4不合格整改措施 323
15.3车载电子产品电磁兼容设计 324
15.3.1电磁兼容设计目的 324
15.3.2电磁兼容设计涵盖的项目 324
15.4电磁兼容设计实例 326
15.4.1行车记录仪的抗扰设计 326
15.4.2车载数字视听设备的电磁兼容设计 329
15.4.3电磁兼容其他措施 332
6章铁路信号的电磁兼容技术
16.1信号系统电磁环境 335
16.1.1电磁环境干扰源 335
16.1.2电磁兼容与安全可靠性 336
16.1.3电气化铁路的干扰源 336
16.1.4雷电与信号防雷 344
16.2铁路信号系统电磁兼容标准 350
16.2.1国际标准 350
16.2.2国家标准对铁路信号设备电磁兼容的具体要求 357
16.3信号产品电磁兼容设计举例 362
16.3.1信号产品继电器端口防浪涌设计 362
16.3.2信号产品CAN接口防脉冲群设计 363
参考文献 364

本书介绍了电磁兼容设计和测试的有关技术知识与注意事项，具体内容包括电磁兼容（EMC）标准知识、电磁兼容各项试验要求、接地设计、屏蔽设计、干扰滤波、电缆及连接器的设计、瞬态干扰抑制器件、隔离器件、产品整机及电路板设计、产品的电气设计和装配、电磁兼容故障的诊断及整改措施等。书中大量设计实例和技巧都是作者自身实践经验的总结。书中还详细讲解了电子产品在电磁兼容测试过程中出现的一些常见问题以及补救方法，可以帮助读者了解和掌握电磁兼容设计和测试的相关知识与技能。本书可供电子爱好者、电磁兼容检测人员阅读，也可作为中高等院校电子类及相关专业的教材使用。

张伯龙，长期从事与设计相关工作，完成了2000信号发送器电磁兼容整改项目，使该发送器顺利通过了铁道部行政许可认证检测，本人在该项目中担任项目负责人，负责项目整体规划，方案制定、电路设计等工作。
参与完成了UM71发送检测器设计开发项目，本人在该项目中负责硬件电路设计、样机试制、各种型式试验、设计验证等工作，该项目通过了北京铁路局的技术审查，被评为国内项目。