物联产品电磁兼容分析与设计

　　本书以物联产品电磁兼容（EMC）分析和设计为主线，站在工程师的角度，从工程实践着眼，结合产品的架构，进行风险评估分析，讲解产品外部到内部再到PCB的EMC问题。通过对物联产品的系统，比如对外壳（机壳）、产品电源线、内外部连接线电缆、电路模块单元的EMC进行分析与设计，*后到测试与整改技巧方面呈现具体的实践内容。 本书以实用为目的，将复杂的理论简单化，化繁为简、化简为易，从而简化了冗长的理论，可以作为在企业从事电子产品开发的部门主管、EMC设计工程师、EMC整改工程师、EMC认证工程师、硬件开发工程师、PCB LAYOUT工程师、结构设计工程师、测试工程师、品管工程师、系统工程师等研发人员进行EMC设计的参考资料。

　　杜佐兵 高级讲师及专家顾问，高级EMC注册工程师，企业高级技术专家、顾问，电源网长期特邀讲师，柠檬豆平台玺品智库专家。主要研究方向为工业及消费类电子产品的电磁兼容设计、开关电源及LED背光驱动设计。服务多个知名家电品牌，为其进行EMC设计，建立企业设计标准及规范，获得“家电联盟EMC专家”称号。组织多场关于产品电磁兼容分析与设计、电磁兼容整改等方面的培训活动。王海彦 毕业于武汉工程大学工业电气自动化专业。从事家电电视产品的机芯开发、产品测试验证、产品全流程认证等工作近20年。参与多品牌、多型号的电视产品机芯开发与电磁兼容设计。获得研发流媒体多功能大屏幕液晶电视科技奖、无尾电视发明奖等。目前从事家电电视外设产品的可靠性及电磁兼容设计方案研究。

前言
第1章工程师需要了解的电磁兼容知识//1
1.1物联产品的电磁兼容实验标准及要求//1
1.1.1物联产品实验测试分析//2
1.1.2电磁兼容设计方法//7
1.1.3原理图方面的设计//7
1.1.4结构级、PCB级设计//11
1.1.5提高物联产品及设备的EMC性能//12
1.2需要掌握的基本概念和工程实践方法//14
1.2.1基本概念和理论//14
1.2.2实际应用中的几个实践及理论//15
1.2.3掌握工程实践方法//16

第2章物联产品的框架架构和风险评估//18
2.1产品架构EMC评估机理//19
2.2物联产品EMC风险分析和评估//21
2.2.1产品机械结构设计的EMC风险//23
2.2.2产品信号电缆的分布//27
2.2.3产品原理图设计的EMC风险//28
2.2.4产品PCB设计的EMC风险//30

第3章物联产品系统需要了解的电磁兼容知识//31
3.1电磁兼容三要素分析//31
3.1.1电磁干扰的耦合路径//33
3.1.2判断耦合路径的方法//33
3.1.3电路中的du/dt和di/dt//33
3.1.4电路中的导体//37
3.2产品系统集成中电磁兼容的风险辨识//40
3.3产品中预防电磁干扰的措施//41

第4章产品外部干扰问题//42
4.1雷电浪涌的分析设计//42
4.1.1问题分析//43
4.1.2测试模拟雷电浪涌干扰//46
4.1.3设计技巧//48
4.2EFT快速脉冲群的分析设计//60
4.2.1问题分析//61
4.2.2测试模拟EFT/B干扰//64
4.2.3设计技巧//68
4.3ESD 静电放电的分析设计//75
4.3.1问题分析//75
4.3.2设计技巧//85

第5章产品内部干扰问题//91
5.1传导发射的分析设计//91
5.1.1产品中的差模电流和共模电流等效//91
5.1.2开关电源电路中的共模和差模等效//94
5.1.3电子产品的差模与共模信号的电流路径//96
5.1.4杂散参数分布电容的参考//98
5.1.5传导发射的设计//100
5.2辐射发射的分析设计//102
5.2.1辐射天线场理论//102
5.2.2产品天线分析//113
5.2.3共模辐射与差模辐射//115
5.2.4两种典型干扰源//121
5.2.5产品辐射发射的耦合路径//123

第6章产品PCB的问题//125
6.1PCB的两种辐射机理//125
6.1.1减小差模辐射//128
6.1.2减小共模辐射//131
6.1.3实际PCB电路的辐射理论//133
6.2PCB信号源的回流//138
6.2.1不同频率信号源路径//138
6.2.2PCB单层板和双层板减小回路面积//142
6.2.3PCB双层板减小回路错误的方法//144
6.2.4PCB多层板减小辐射//144
6.2.5PCB多层板减小回路错误的方法//149
6.2.6PCB边缘设计的问题//150
6.2.7高速时钟和开关电源的PCB回路//150
6.3PCB接地分析设计//151
6.3.1接地的分析思路//151
6.3.2接地的重要性//157
6.3.3产品PCB接地的定义//159
6.3.4产品PCB接地线的阻抗//160
6.3.5产品PCB常见接地分类//161
6.3.6地走线对电磁兼容的影响//162
6.3.7地电位差及地线阻抗带来的电磁兼容问题//166
6.3.8地回路及回路面积-环天线//168
6.3.9地与共模电压及地电压的辐射-棒天线//168
6.3.10地串扰的影响//169
6.3.11接地设计的关键//171
6.4PCB容性耦合串扰问题//181
6.4.1相邻层PCB印制线平行布线间寄生电容//183
6.4.2没有地平面的PCB中相邻两条印制线间寄生电容//184
6.4.3带一层地平面两条PCB印制线间寄生电容（微带线）//185
6.4.4双层地平面时线间寄生电容（带状线）//185
6.5PCB的电磁辐射发射设计//186
6.5.1数字电路中的几个辐射源//186
6.5.2信号源回路的设计//187
6.5.3电源回路的设计//188
6.5.4信号电源输入的设计//189
6.5.5地走线噪声的设计//189

第7章产品金属结构的EMC设计//191
7.1结构缝隙的设计//192
7.1.1衡量缝隙泄漏转移阻抗//192
7.1.2缝隙的简单模型//193
7.1.3缝隙的处理//194
7.2结构开口孔的设计//195
7.2.1处理孔洞泄漏的思路//196
7.2.2结构开孔-散热孔设计//198
7.2.3特殊的屏蔽材料//199
7.3结构贯通导体的设计//200
7.3.1贯通导体电磁泄漏的分析//200
7.3.2屏蔽导体的外部//201
7.3.3屏蔽导体的内部//202
7.3.4滤波电容的方法处理贯通导体//203

第8章产品电源线的EMC问题//205
8.1滤波器的插入损耗//205
8.1.1典型滤波器件的插入损耗//206
8.1.2影响滤波器的因素//207
8.1.3滤波器安装的重要性//208
8.2EMI输入滤波器的设计//211
8.2.1共模电流与差模电流//211
8.2.2EMI低通滤波器的设计分析//214
8.2.3输入滤波器的设计//216
8.2.4输入滤波器的应用优化//232
8.2.5EMI滤波器的动态特性问题//235
8.3电源线EMI辐射的问题//239
8.3.1电源线的电磁辐射//239
8.3.2预测电源线的辐射强度//239
8.3.3从RE标准计算共模电流的限值//240

第9章产品信号连接线电缆的EMI问题//242
9.1I/O电缆的辐射发射问题//242
9.1.1电缆共模电压的来源//245
9.1.2电缆的辐射与连接的设备有关//247
9.1.3电缆带来的传导问题//247
9.2I/O 电缆的辐射发射设计//248
9.2.1消除地线电压的影响//248
9.2.2增加共模电流的阻抗//249
9.2.3减小内部的耦合//249
9.2.4改变共模电流的路径//251
9.2.5使用屏蔽的电缆//252

第10章物联产品的EMI设计技巧//253
10.1产品中开关电源的EMI设计//254
10.1.1开关电源噪声源分析//254
10.1.2开关电源噪声特性//258
10.1.3干扰源的传播路径和抑制措施//259
10.1.4差模发射与共模发射//261
10.1.5开关电源辐射发射的高效设计//266
10.2产品中高频时钟信号EMI设计//271
10.2.1高频时钟信号噪声特性//274
10.2.2时钟限流滤波技术//276
10.2.3扩谱时钟技术//277
10.2.4时钟差共模辐射PCB设计//284
10.3产品传导发射超标的测试与整改//289
10.3.1测试与整改的步骤//289
10.3.2优先排除外部耦合//290
10.3.3区分差模共模传导//291
10.4产品辐射发射超标的测试与整改//292
10.4.1测试场地及数据的准备 //294
10.4.2仪器和配件的准备//294
10.4.3必要的器件准备//295
10.5产品EMI逆向分析设计法//296
10.5.1有规律的单支信号//296
10.5.2低频连续性信号//297
10.5.3杂散无规律信号//298
10.5.4整体底噪高//299
10.5.5辐射试验数据分析技巧//300
附录EMC术语//305
参考文献//309