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作者针对LED及其驱动器EMC实务问题用心编写了这本工程设计参考书籍，力求浅析易懂、快速有效。EMC问题是业界产品开发的共同难点，目前业界设计主要依赖于实践经验，理论依据不足。本书中独特的EMI解决方法可直接在设计中使用，便捷且有理论依据，特别适合从事LED及通用开关电源设计者参考。
作者简介
1998年于浙江大学获得博士学位，2011年创办上海正远电子技术有限公司，专注于电力电子技术的研究和应用，主攻电磁兼容和可靠性设计及应用的解决方案与技术培训。现兼任中国电源学会专家委员会委员、科普工作委员会主任委员，上海电源学会副秘书长等职务。
目录
目 录
第1章 LED灯具面临的挑战 1
1.1 LED灯具的兴起 1
1.2 价格的挑战 2
1.3 光效的挑战 4
1.4 全球法规的挑战 6
1.5 兼容性的挑战 8
1.6 可靠性的挑战 11
1.7 电磁兼容性的挑战 14
1.8 小结 16
第2章 电磁兼容设计基本概念 18
2.1 电磁干扰（EMI）和电磁抗干扰（EMS） 18
2.2 电磁干扰源 19
2.2.1 自然干扰源 20
2.2.2 人为干扰源 21
2.2.3 电的基本特性 22
2.2.4 辐射天线 24
2.3 途径 32
2.3.1 差模干扰和共模干扰 33
2.3.2 近场干扰和远场干扰 34
2.4 设备 35
2.5 噪声的常见方法 37
2.5.1 传导噪声的常见方法 37
2.5.2 辐射噪声的常见方法 38
2.6 小结 39
第3章 详解LED灯具的电磁兼容法规 41
3.1 面对电磁兼容法规的困惑 41
3.1.1 法规中的法规 41
3.1.2 不同国家和地区的要求 43
3.1.3 灯具和配件要求不同 45
3.2 国内外电磁兼容的历史背景 46
3.3 电磁兼容标准的框架 47
3.4 电磁兼容测试分类 50
3.5 电磁干扰（EMI） 50
3.5.1 传导测试（EN55015） 51
3.5.2 辐射测试（EN55015） 55
3.5.3 输入电流谐波测试（EN61000-3-2） 59
3.5.4 注入公共电网的电压测试（EN61000-3-3） 63
3.6 电磁抗干扰（EMS）（EN61547） 63
3.6.1 静电放电（IEC61000-4-2） 67
3.6.2 射频电（IEC61000-4-3） 70
3.6.3 电快速瞬变脉冲群（IEC61000-4-4） 73
3.6.4 浪涌（雷击）（IEC61000-4-5） 77
3.6.5 注入电流（IEC61000-4-6） 80
3.6.6 工频（IEC61000-4-8） 81
3.6.7 电压跌落和中断（IEC61000-4-11） 84
3.6.8 电磁抗干扰测试小结 84
3.7 小结 86
第4章 输入功率因数PF的设计考虑 87
4.1 功率因数矫正（PFC）的目的 87
4.2 电解决方案 90
4.2.1 无源填谷式PFC电 90
4.2.2 无源PFC降压恒流驱动电（PPFC+Buck） 93
4.2.3 无源PFC反激式恒流驱动电 94
4.2.4 APFC降压恒流驱动电 94
4.2.5 APFC反激式恒流驱动电 96
4.2.6 两级功率变换的恒流驱动电 98
4.2.7 高压分段线性恒流驱动电 102
4.3 驱动器控制芯片的选择 104
4.4 实际应用案例 105
4.4.1 单级Buck降压非隔离驱动器 105
4.4.2 单级PFC反激式隔离恒流驱动器 106
4.4.3 多串变压器LLC隔离恒流驱动器 107
4.4.4 高压分段线性恒流驱动器 110
4.5 小结 114
第5章 EMI设计考虑 115
5.1 为何结构设计会影响EMC性能 115
5.1.1 LED灯具机械结构如何影响其EMC性能 116
5.1.2 安全法规中的传统灯具分类 119
5.1.3 灯具的接地结构 120
5.1.4 驱动器的接地结构 121
5.1.5 灯珠模块的寄生电容Cstray 122
5.2 安规电容 124
5.2.1 X电容的作用 125
5.2.2 X电容的分类 125
5.2.3 X电容的 126
5.2.4 Y电容的作用 127
5.2.5 Y电容的分类 127
5.2.6 Y电容的 127
5.3 驱动器工作模式 128
5.3.1 准谐振反激式变换器（Quasi-Resonant Flyback Converter） 129
5.3.2 电流临界连续功率因数矫正变换器（CRM PFC Converter） 129
5.3.3 LLC谐振隔离变换电 131
5.4 布线设计考虑 131
5.4.1 PCB布局 131
5.4.2 回面积 135
5.4.3 VCC和VSS回面积 137
5.4.4 回抵消 138
5.4.5 接地技术 138
5.4.6 地平面和功率平面 139
5.4.7 PCB走线的寄生参数 140
5.4.8 过孔 141
5.5 无Y电容的解决方案 143
5.6 实际应用案例 144
5.6.1 案例1：40W非隔离LED驱动器的LED三防灯 144
5.6.2 案例2：20W隔离LED驱动器的工作灯 148
5.7 电磁兼容设计面对的冲突 151
5.7.1 灯具的结构 151
5.7.2 安规的冲突 154
5.7.3 热设计的冲突 154
5.7.4 冲突的权衡 156
5.8 小结 156
第6章 雷击浪涌的设计考虑 158
6.1 应用场合与防雷要求 158
6.1.1 室内灯具的防雷 159
6.1.2 室外灯具的防雷 160
6.1.3 实际应用场合的雷击浪涌强度 161
6.2 整体电气结构、机械结构与雷击浪涌电流 163
6.3 防雷器件的选型及使用 166
6.3.1 雷击浪涌吸收器件 166
6.3.2 放电间隙 167
6.3.3 气体放电管 167
6.3.4 压敏电阻选型 168
6.3.5 智能型压敏电阻 172
6.4 雷击浪涌实际案例 174
6.5 小结 177
第7章 电磁兼容（EMC）问题的诊断和调试技巧 179
7.1 产品开发周期的主要瓶颈——电磁干扰（EMI） 179
7.2 不同频率段下的EMI诊断和解决措施 180
7.3 时频穿越决EMI问题 184
7.3.1 近场探头的特性及其使用方法 185
7.3.2 案例1：时频穿越法快速解决EMI问题 190
7.3.3 案例2：25W隔离型LED驱动器 197
7.4 递进应力的雷击浪涌测试方法 203
7.4.1 法规要求的确认 205
7.4.2 测试准备 205
7.4.3 测试设备的确认 205
7.4.4 递增雷击浪涌应力测试 207
7.4.5 确认原因 208
7.4.6 解决措施 210
7.4.7 余量验证 211
7.5 小结 212
参考文献 214
序言
前 言
随着现代电子技术的飞速发展，各种各样的电子设备在家庭、工业、医疗、交通和国防等领域广泛应用。然而，这些设备在工作的同时会产生各种各样的电磁干扰，再加上自然界的电磁干扰影响，不仅使得这些设备本身无法正常工作，而且严重时会造成设备损坏，导致动车追尾、通信瘫痪和飞机失事等灾难性后果。
电磁干扰问题也同样出现在照具和照明系统中，轻者出现灯具闪烁、忽明忽暗，重者造成死灯、严重的交通事故、医疗事故甚至火灾等灾害性事故。
LED照明技术正方兴未艾，目前正处于替换传统光源的时期，比如LED球泡灯替换白炽灯、LED荧光灯管替换T8荧光灯和LED筒灯替换卤素射灯等。在替换过程中，LED灯具出现了各种各样奇怪的现象和问题，比如，灯具做常规绝缘测试时灯珠损坏，灯具的使用寿命远比设计寿命短得多，灯具安装后刚点亮就损坏，LED灯在雨天后就大面积死灯等现象。对上述的失效现象已经有很多解释，如LED灯珠的质量问题、生产工艺问题、驱动器的可靠性、结构设计问题、系统兼容性问题和电磁兼容问题等，本书希望从电磁兼容的角度进行深入的讨论和分析失效机理，提出相应的解决方案，并进行验证。
电磁兼容（EMC）问题可以分为两大类：设备对的电磁和对设备的电磁。电磁由交变的电场和产生，即由dv/dt和di/dt噪声源产生，然后以传导和辐射的方式进行。目前，流行的EMC问题解决方法可以分为两大类，简称为“”和“场”。“”的方法以电的方式进行分析和解决EMC问题，比如用共模和差模滤波来共模和差模噪声的方法就极具代表性，有很多开关电源工程师在“”的解决方法上积累了很多经验；“场”的方法以电分布的角度进行分析和解决EMC问题，以近场和远场的判断场源特性为主要代表，无线通信工程师在场的方法上往往具有很多丰富的经验。
无论是“”的方法还是“场”的方法，都有各自的优势和用武之地，而两者提出的解决方案都离不开对隐藏于实际产品和电原理图后的噪声源、途径和周边电磁的分析。然而，噪声源的确切和其途径在实际设计和调试中却一直很模糊，通常依赖工程师的经验进行估计和猜测，甚至有人戏称EMC的调试为“玄学”。那么是否有实用的工具能直观、快捷地发现噪声源的和其途径？如果有这样的工具，如何使用这个工具来解决电磁兼容问题？
本书以“实践不离理论指导，理论不离实践验证”为旨，以LED灯具为切入点，内容共7章，探讨LED灯具及其应用的电磁兼容问题，从电磁兼容基本概念的角度，透过看得到的实际产品和电原理图来确认隐藏其后的交变电分布，找到准确的噪声源和途径；结合电磁兼容法规和相关的标准测试方法，阐述EMC常见解决方法的理论基础，并结合实际案例进行验证；最后，推介两种快捷实用的电磁兼容解决方法——时频穿越法和递进应力法，来解决产品中的电磁干扰问题和抗干扰问题。
第1章介绍LED灯具面临的市场竞争、法规、可靠性和应用场合的挑战，指出产品电磁兼容性的重要性。
第2章从系统和空间的角度主要介绍基础的电磁兼容三要素、共模和差模的、交变电场和天线的特性、近场干扰与远场干扰的特性区别，以及噪声的典型方法。
第3章详细解读了各项电磁兼容法规的内容，并阐述各项法规与电磁兼容基本概念之间的关系，以及各项法规中的标准测试方法。
第4章先介绍了网侧输入功率因数PF矫正的目的和定义，再结合最新的欧盟ErP和的能源之星法规，对主流的无源和有源功率因数的解决方案进行介绍，并列举了一些实际应用案例和相关的控制芯片。
第5章先从灯具整体结构角度阐述如何进行LED灯具的EMI设计，再深入讨论LED驱动器内部的EMI设计，包括安规电容选型、电工作模式、布线和关键磁性器件的EMI设计，最后结合一些实际案例进一步验证EMI解决措施的效果；当面对电磁兼容的解决措施与灯具整体结构布局、安规、散热设计和灯具安装方式冲突时，推荐了一些处理这些冲突的思。
第6章主要讨论LED灯具的防雷设计，不仅从LED驱动器的防雷设计出发，而且从灯具本身的电气和机械结构设计以及应用的防雷要求出发，结合共模和差模雷击，介绍如何选择防、如何选型防雷器件，并介绍了一个实际的LED灯具雷击失效的解决方法案例。
第7章主要介绍了一种实用快速的时频穿越决EMI问题和递进应力的雷击浪涌测试方法，并结合实际案例介绍了具体的实现步骤和验证结果。
衷心感谢我的父母和夫人郑丹叶对我撰写本书的倾力支持；感谢林渭勋老师的；感谢宁波远东照明有限公司提供的实际案例；感谢师兄弟和同事的技术交流和讨论；最后要感谢一起参与撰写本书的黄彭序、潘小莹、郑吉安、虞素婉、郑丹叶、张曦春、顾殷嘉和黄青蓝。
由于作者水平所限，书中难免有错误和不足之处，各位专家、同行和读者。
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