电子产品结构可靠性与防护设计

1、1电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计电子产品电子产品结构可靠性与防护设计结构可靠性与防护设计2电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计一、一、 电子产品结构设计电子产品结构设计3电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计 普通电子产品的结构设计，是相对比较简单的普通电子产品的结构设计，是相对比较简单的一种机械设计，主要任务是为电路提供一个保护外一种机械设计，主要任务是为电路提供一个保护外壳或安装支撑平台，一般没有运动机构部分，不必壳或安装支撑平台，一般没有运动机构部分，不必考虑磨损和应力，材料的选择和工艺处理也比较简考虑磨损和应力，材料的选择和工艺处理也

2、比较简单。单。 电子产品有自身的特殊要求：电磁屏蔽、便于电子产品有自身的特殊要求：电磁屏蔽、便于操作、容易安装与拆卸、使外形具有商品的时代感操作、容易安装与拆卸、使外形具有商品的时代感等。等。 但对于不同的应用环境，还有不同的要求：抗但对于不同的应用环境，还有不同的要求：抗振动、冲击，热设计，防水设计，防爆设计（本振动、冲击，热设计，防水设计，防爆设计（本安），防腐蚀安），防腐蚀 设计，低气压。设计，低气压。4电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计电子产品结构系统电子产品结构系统在电子产品中，安装了电子元器件及机在电子产品中，安装了电子元器件及机械零、部件，使产品成为一个整体称为

3、械零、部件，使产品成为一个整体称为电子产品的结构系统。这种结构系统包电子产品的结构系统。这种结构系统包括：机箱、机架、机柜结构；分机插箱、括：机箱、机架、机柜结构；分机插箱、底座、积木盒结构；导向定位装置；面底座、积木盒结构；导向定位装置；面板、指示、操纵装置。板、指示、操纵装置。机柜插箱机柜插箱5电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计电子产品的组织结构电子产品的组织结构电子系统电子系统整机整机整机整机整机整机部件部件零件零件部件部件部件部件零件零件零件零件 电子产品的整机在结构上通常由组装好的印电子产品的整机在结构上通常由组装好的印制电路板、接插件、底板和机箱外壳等构成。制电路

4、板、接插件、底板和机箱外壳等构成。6电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计 电子产品的结构设计，是把构成产品的电子产品的结构设计，是把构成产品的各个部份科学有机的结合起来的过程，是实各个部份科学有机的结合起来的过程，是实现电路功能指标、完成工作原理、组成完整现电路功能指标、完成工作原理、组成完整电子装置的过程。电子装置的过程。 包括元材料的选用、模块及印制电路板包括元材料的选用、模块及印制电路板的尺寸设计、模块间连接安装、产品的外形的尺寸设计、模块间连接安装、产品的外形设计、抗干扰措施及可维修等等方面设计、抗干扰措施及可维修等等方面7电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防

5、护设计结构设计要求：结构设计要求：1.1. 保证产品技术指标的实现（工作可靠、保证产品技术指标的实现（工作可靠、性能稳定）性能稳定） 2.2. 良好的结构良好的结构工艺性工艺性（适合批量生产或（适合批量生产或自动化生产）自动化生产）3.3. 贯彻执行标准化贯彻执行标准化（零件、部件、模块、（零件、部件、模块、插箱、机柜等）插箱、机柜等）4.4. 体积小、重量轻、造型美观大方体积小、重量轻、造型美观大方 5.5. 便于设备的操纵、安装与维修便于设备的操纵、安装与维修电子产品结构工艺性要求电子产品结构工艺性要求 结构装配工艺应具有相对的独立性。结构装配工艺应具有相对的独立性。（模块化）（模块化）

6、机械结构装配应有可调节环节，以保证装配精度。机械结构装配应有可调节环节，以保证装配精度。（可装（可装配性）配性） 机械结构装配中所采用的连接结构，应保证安装方便和连机械结构装配中所采用的连接结构，应保证安装方便和连接可靠。接可靠。（结构牢固性）（结构牢固性） 机械结构装配应便于产品的调整与维修。机械结构装配应便于产品的调整与维修。（维修可到达）（维修可到达） 线束的固定和安装要有利于组织生产，并使整机装配整齐线束的固定和安装要有利于组织生产，并使整机装配整齐美观。美观。（生产便利）（生产便利） 要合理使用紧固零件。要合理使用紧固零件。 提高产品耐冲击，振动的措施。提高产品耐冲击，振动的措施。应

7、保证线路连接的可靠性。应保证线路连接的可靠性。操用调谐机构应能精确、灵活和匀滑地工作，人工操作手操用调谐机构应能精确、灵活和匀滑地工作，人工操作手感要好。感要好。 9电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计v总体规划（总体规划（如：外形、材料、工艺）如：外形、材料、工艺）、确、确定方案（多种方案比较）定方案（多种方案比较）v理论计算理论计算（散热、重量、重心、尺寸等）（散热、重量、重心、尺寸等）v模拟与试验模拟与试验 （需要的话）（需要的话）v二维与三维二维与三维CAD CAD （用三维可实现装配的模（用三维可实现装配的模拟）拟）v注意优化、可靠性、性价比，尽量采用标注意优化、可靠

8、性、性价比，尽量采用标准化、通用化零部件准化、通用化零部件 结构设计方法（流程）结构设计方法（流程） 10电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计结构设计的一般方法结构设计的一般方法1 1、熟悉设备的技术指标和使用条件、熟悉设备的技术指标和使用条件2 2、确定结构方案、确定结构方案3 3、确定机壳的尺寸和所用的材料、确定机壳的尺寸和所用的材料4 4、进行总体布局、进行总体布局12电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计 随着电子产品范围的不断扩大，其功随着电子产品范围的不断扩大，其功能日趋复杂，结果是产品的组件数目、体能日趋复杂，结果是产品的组件数目、体积、重量、耗电量

9、和成本增加了，而可靠积、重量、耗电量和成本增加了，而可靠性却在下降。解决这个问题的主要方法就性却在下降。解决这个问题的主要方法就是在产品中大量采用集成电路、功能集成是在产品中大量采用集成电路、功能集成件和系统功能集成件，这就导致电子设备件和系统功能集成件，这就导致电子设备结构的变革，使产品组装电路的结构微型结构的变革，使产品组装电路的结构微型化，产品结构进一步组合化。化，产品结构进一步组合化。（典型代表：从（典型代表：从“大哥大大哥大”到智能手机）到智能手机）13电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计微型化结构的特点微型化结构的特点电阻器、电容器、导线大都是在介质衬底表面上制成薄

10、电阻器、电容器、导线大都是在介质衬底表面上制成薄膜结构形式；二、三极管则是在半导体衬底的表面层上制膜结构形式；二、三极管则是在半导体衬底的表面层上制成扩散结构形式。成扩散结构形式。把很多组件结合（集成）到一块衬底上，结果便得到结把很多组件结合（集成）到一块衬底上，结果便得到结构上完整的功能部件，但难以满足电磁兼容性和热兼容性构上完整的功能部件，但难以满足电磁兼容性和热兼容性的要求，也难以使产品有高的成品率。的要求，也难以使产品有高的成品率。使用小型分立组件、接头、滤波组件、匹配组件、指示使用小型分立组件、接头、滤波组件、匹配组件、指示元件、转接元件等。元件、转接元件等。采用新的特殊方法来保证对

11、热作用和机械作用及潮湿作采用新的特殊方法来保证对热作用和机械作用及潮湿作用进行防护。用进行防护。产品的尺寸在很大程度上取决于指示元件和控制元件的产品的尺寸在很大程度上取决于指示元件和控制元件的尺寸。尺寸。材料用量少。材料用量少。在大批量生产时成本有可能很低在大批量生产时成本有可能很低 14电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计 电子产品的组装结构形式电子产品的组装结构形式1.1.插件结构形式插件结构形式 2.2.单元盒结构形式单元盒结构形式 3.3.底板结构形式底板结构形式 4.4.插箱结构形式插箱结构形式 15电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计台式计算机系统造

12、构台式计算机系统造构插件结构形式插件结构形式16电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计程控交换机程控交换机 单元盒结构形式单元盒结构形式17电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计底板结构形式底板结构形式DVD机机18电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计采用哪一种形式的组装结构取决于采用哪一种形式的组装结构取决于 1.电子设备的性能、技术要求；电子设备的性能、技术要求； 2.电子设备的复杂程度电子设备的复杂程度 3.组装工艺性与生产批量；组装工艺性与生产批量；4. 防护要求与使用要求。防护要求与使用要求。19电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与

13、防护设计电子产品的电气电子产品的电气连接方式连接方式20电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计电气连接方法电气连接方法 电子产品组装部件间的电气连接，电子产品组装部件间的电气连接，主要采用印制导线连接、导线、电缆以主要采用印制导线连接、导线、电缆以及其它电导体等方式进行连接。及其它电导体等方式进行连接。21电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计导线是能够导电的金属线，是电能和电磁信号导线是能够导电的金属线，是电能和电磁信号的传输载体。的传输载体。 （1）导线材料）导线材料 导线分类导线分类 可分成可分成裸线裸线、电磁线电磁线、绝缘电线电缆绝缘电线电缆和和射频电射频电

14、缆缆四类四类 。导线导线22电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计裸线裸线：指没有绝缘层的：指没有绝缘层的单股单股或或多股多股导线，导线，大部分作为电线电缆的线芯，少部分直接大部分作为电线电缆的线芯，少部分直接用在电子产品中连接电路。用在电子产品中连接电路。 电磁线电磁线：有绝缘层的导线，绝缘方式有表：有绝缘层的导线，绝缘方式有表面涂漆或外缠纱、丝、薄膜等，一般用来面涂漆或外缠纱、丝、薄膜等，一般用来绕制电感类产品的绕组，所以也叫做绕组绕制电感类产品的绕组，所以也叫做绕组线、漆包线。线、漆包线。 23电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计绝缘电线电缆绝缘电线电缆：包

15、括固定敷设电线、绝：包括固定敷设电线、绝缘软电线和屏蔽线，用做电子产品的电缘软电线和屏蔽线，用做电子产品的电气连接。气连接。 射频电缆射频电缆：包括用在电信系统中的电信：包括用在电信系统中的电信电缆和高频电缆。电缆和高频电缆。有软性、半钢性、钢有软性、半钢性、钢性。性。 24电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计 导线的构成材料导线的构成材料 导线一般由导线一般由导体芯线导体芯线和和绝缘体外皮绝缘体外皮组成。组成。 a. 导体材料导体材料 主要有导电性能较好的主要有导电性能较好的铜线铜线和和铝线铝线。纯铜线的表面很容易氧化，一般导线是在铜纯铜线的表面很容易氧化，一般导线是在铜线表

16、面镀耐氧化金属。线表面镀耐氧化金属。 如：如：普通导线普通导线镀锡镀锡能提高可焊性；能提高可焊性； 高频用导线高频用导线镀银镀银能提高电性能；能提高电性能； 耐热导线耐热导线镀镍镀镍能提高耐热性能；能提高耐热性能； 25电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计线规线规 ：指导线的粗细标准：指导线的粗细标准 ，有，有线号线号和和线径线径两种两种 表示方法表示方法 。线号制线号制 ：按导线的粗细排列成一定号码：按导线的粗细排列成一定号码 ，线号，线号 越大，其线径越小，英、美等国家采越大，其线径越小，英、美等国家采 用线号制用线号制 。线径制线径制：用导线直径的毫米（：用导线直径的毫米

17、（mm）数表示线规，）数表示线规， 中国采用线径制中国采用线径制。 26电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计b. 绝缘外皮材料绝缘外皮材料 绝缘外皮除了电气绝缘外，还有增强导线机械绝缘外皮除了电气绝缘外，还有增强导线机械强度、保护导线不受外界环境腐蚀的作用。强度、保护导线不受外界环境腐蚀的作用。 导线绝缘外皮的材料主要有：塑料类（聚氯乙导线绝缘外皮的材料主要有：塑料类（聚氯乙烯、聚四氟乙烯等）、橡胶类、纤维类（棉、烯、聚四氟乙烯等）、橡胶类、纤维类（棉、化纤等）、涂料类（聚脂、聚乙烯漆）。化纤等）、涂料类（聚脂、聚乙烯漆）。 常见的常见的塑料导线塑料导线、橡皮导线橡皮导线、纱包

18、线纱包线、漆包线漆包线等。等。 27电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计（2） 安装导线、屏蔽线安装导线、屏蔽线 结构与外形结构与外形28电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计型号 名称 工作条件 主要用途 结构 AV，BV 聚氯乙烯绝缘安装线 250V/AC或500V/DC，-60+70 弱 电 流 仪 器仪表、 电信设备， 电器设备和照明装置 图中(a) AVR，BVR 聚氯乙烯绝缘安装软电线 250V/AC或500V/DC，-60+70 弱 电 流 电 器仪表、 电信设备 要 求 柔 软导线的场合 图中(b) SYV 聚氯乙烯绝缘同轴射频电缆 -40+60

19、固 定 式 无 线电 装 置 （ 50） 图中(c) 常用安装导线常用安装导线 表表129电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计型号 名称 工作条件 主要用途 结构 RVS 聚氯乙烯绝缘双绞线 450V或750V/AC ， 50 家用电器、 小型电动工具，仪器仪表、 照明装置 图中(d) RVB 聚氯乙烯绝缘平行软线 450V或750V/AC ， 50 家用电器、 小型电动工具，仪器仪表、 照明装置 图中(e) SBVD 聚氯乙烯绝缘双绞线 -40+60 电视接收天线馈线（300） 图中(f) 表表230电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计型号 名称 工作条件 主

20、要用途 结构 AVV 聚氯乙烯绝缘安装电缆 250V/AC或500V/DC，-40+60 弱电流电器仪表、 电信设备 图中(g) AVRP 聚氯乙烯绝缘屏蔽安装电缆 250V/AC或500V/DC，-60+70 弱电流电器仪表、 电信设备 图中(h) SIV-7 空 气 - 聚氯乙烯绝缘同轴射频电缆 -40+60 固定式无线电装置（75） 图中(i) 表表331电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计选择使用安装导线，要注意以下几点：选择使用安装导线，要注意以下几点： a. a. 安全载流量安全载流量 截面积截面积（mm2） 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

21、载流量载流量（A） 4 6 8 10 12 14 17 截面积截面积（mmmm2 2） 1.01.0 1.51.5 4.04.0 6.06.0 8.08.0 10.010.0载流量载流量（A A） 202025254545565670708585铜芯导线的安全载流量（铜芯导线的安全载流量（2525） 一般情况下载一般情况下载流量可按流量可按5A/mm2估算估算32电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计b. 最高耐压和绝缘性能最高耐压和绝缘性能 导线标志的试验电压，是表示导线加电导线标志的试验电压，是表示导线加电1分钟分钟不发生放电现象的耐压特性。不发生放电现象的耐压特性。 实际使

22、用中，工作电压应该大约为试验电压实际使用中，工作电压应该大约为试验电压的的1/31/5。 c. 导线颜色导线颜色 33电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计选择安装导线颜色的一般习惯选择安装导线颜色的一般习惯 电路种类 导线颜色 A相 红 B相 绿 三相交流电路 C相 蓝 零线或中性线 淡蓝 安全接地 绿底黄纹 一般交流电路 白 灰 接地线路 绿 绿底黄纹 红 棕 直流线路 GND 黑 紫 青 白底青纹 34电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计d. d. 工作环境条件工作环境条件 室温和电子产品机壳内部空间的温度不能超室温和电子产品机壳内部空间的温度不能超过导线绝

23、缘层的耐热温度过导线绝缘层的耐热温度；（电源线和地线；（电源线和地线要特别加以注意）要特别加以注意） 当导线（特别是电源线）受到机械力作用的当导线（特别是电源线）受到机械力作用的时候，要考虑它的机械强度。时候，要考虑它的机械强度。 e. e. 要便于连线操作要便于连线操作 35电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计（3） 电磁线电磁线 具有绝缘层的导电金属线，用来绕制具有绝缘层的导电金属线，用来绕制电工电子产品的线圈或绕组电工电子产品的线圈或绕组作用是实现电能和磁能转换。作用是实现电能和磁能转换。36电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计型号 名称 线径规格（mm）

24、 主要特点 用途 QQ 高 强 度 聚 乙烯 醇 缩 醛 漆包圆铜线 0.062.44 机械强度高，电气性能好 电机、 变压器绕组 QZ 高 强 度 聚 酯漆包圆铜线 0.062.44 同 QQ 型，且耐热 130，抗溶剂性能好 耐热要求 B级的电机、 变压器绕组 QSR 单 丝 （ 人 造丝） 漆包圆铜线 0.052.10 工作温度范围达 -60125 小型电机、 电器和仪表绕组 常用电磁线的型号、特点及用途常用电磁线的型号、特点及用途 表137电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计型号 名称 线径规格（mm） 主要特点 用途 QZB 高强度聚酯漆包扁铜线 (2.0010.00

25、) (0.22.83) 绕线满槽率高 同 QZ 型，用 于 大 型线圈绕组 QJST 单丝包绞合漆包高频电磁线 0.050.20 高频性能好 高频线圈、变 压 器 的绕组 表2常用电磁线的型号、特点及用途常用电磁线的型号、特点及用途 38电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计（4） 带状电缆（电脑排线）带状电缆（电脑排线） 导线根数有导线根数有8 8、1212、1616、2020、2424、2828、3232、3737、4040线等规格。线等规格。 选用时选用时一定要一定要注意它注意它的外形的外形尺寸尺寸39电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计（5） 电源软导线电

26、源软导线 选择电源线的载流量，要比机壳内导线的安选择电源线的载流量，要比机壳内导线的安 全系数大。全系数大。 (2)(2)要考虑气候的变化，应该能经受弯曲和移动。要考虑气候的变化，应该能经受弯曲和移动。 要有足够的机械强度。要有足够的机械强度。 RVB、RVS、YHR适合用作适合用作电源软导线电源软导线 40电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计（6） 同轴电缆与高频馈线同轴电缆与高频馈线 阻抗与频率无关、具有一定特阻抗与频率无关、具有一定特性阻抗的导线。性阻抗的导线。 但要注意但要注意频率衰减频率衰减和和通过功率通过功率。 聚氯乙烯绝缘同轴聚氯乙烯绝缘同轴射频电缆（射频电缆（S

27、YV）空气空气-聚氯乙烯聚氯乙烯绝缘同轴射频绝缘同轴射频电缆（电缆（SYV）特性阻抗特性阻抗50 75还有如：还有如：SFF、半钢性、钢性等等、半钢性、钢性等等41电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计（7） 高压电缆高压电缆 高压电缆一般采用绝缘耐压性能好的聚乙烯高压电缆一般采用绝缘耐压性能好的聚乙烯或阻燃性聚乙烯作为绝缘层，而且耐压越高，或阻燃性聚乙烯作为绝缘层，而且耐压越高，绝缘层要求就越厚。绝缘层要求就越厚。 耐压与绝缘层厚度的关系耐压与绝缘层厚度的关系 耐压（耐压（DC）6KV10KV20KV30KV40KV绝缘层厚度（绝缘层厚度（mm）0.71.21.72.12.54

28、2电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计（8） 网络连接馈线网络连接馈线双绞线双绞线 计算机网络通讯中，由于工作频率较高，信号电平计算机网络通讯中，由于工作频率较高，信号电平较低，通常采用抗电磁干扰能力较强的双绞线作为较低，通常采用抗电磁干扰能力较强的双绞线作为各种设备之间的连接馈线。各种设备之间的连接馈线。双绞线的标准接双绞线的标准接法能保证线缆接法能保证线缆接头布局的对称性，头布局的对称性，使接头内线缆之使接头内线缆之间的干扰相互抵间的干扰相互抵消。消。RJ-45 连接器43电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计双绞线有两种接法：双绞线有两种接法：EIA/TIA

29、 568BEIA/TIA 568B标准和标准和EIA/TIA 568AEIA/TIA 568A标准标准T568AT568A线序线序 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8绿白绿白 绿绿 橙白橙白 蓝蓝 蓝白蓝白 橙橙 棕白棕白 棕棕 T568BT568B线序线序 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 橙白橙白 橙橙 绿白绿白 蓝蓝 蓝白蓝白 绿绿 棕白棕白 棕棕 44电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计（9）FFC扁平排线（耐高温扁平排线（耐高温105度）度） 主要特点：主要特点：制造微型化、小制造微型化、小巧、高密集成；巧、高

30、密集成；节省空间；节省空间；简化配线程序，简化配线程序，连线简单；连线简单；节省人力成本；节省人力成本；柔性优良、应用柔性优良、应用灵活、可折叠；灵活、可折叠；现在在小型产品中常用一种薄膜印刷条现在在小型产品中常用一种薄膜印刷条45电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计FFCFFC应用范围：应用范围：打印机、扫描仪、音响、打印机、扫描仪、音响、MP3MP3、影碟机、数码相、影碟机、数码相机、摄影机、传真机、复印机、机、摄影机、传真机、复印机、LCD-TVLCD-TV、移动电、移动电话、写真机等领域的信号传输及内部配线。话、写真机等领域的信号传输及内部配线。FFCFFC订做服务订做

31、服务排线间距：排线间距：0.5mm0.5mm、 1.01.0mm、 1.251.25mm 、1.271.27mm、2.02.0mm、 2.542.54mm; ;排线长度：排线长度：25MMANY 25MMANY 排线屏数排线屏数: : 4P-60P 4P-60P EMIEMI对策：铜箔、铝箔、铜箔麦拉、铝箔麦拉、对策：铜箔、铝箔、铜箔麦拉、铝箔麦拉、导电布、吸波材、折线等导电布、吸波材、折线等排线型号：排线型号：A A、B B、C C、D D、E E、F F、G G、H H、I I、J J等等46电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计电子产品组装用的绝缘材料电子产品组装用的绝缘材

32、料47电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计（1） 绝缘材料的主要性能及选择绝缘材料的主要性能及选择 抗电强度抗电强度 每毫米厚度的材料所能承受的电压每毫米厚度的材料所能承受的电压 机械强度机械强度 每平方厘米所能承受的拉力每平方厘米所能承受的拉力 耐热等级耐热等级 绝缘材料允许工作的最高工作温度绝缘材料允许工作的最高工作温度 绝缘材料绝缘材料48电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计绝缘材料的耐热等级绝缘材料的耐热等级级别级别代号代号最高温度最高温度（）主要绝缘材料主要绝缘材料Y90未浸渍的棉纱、丝、纸等制品未浸渍的棉纱、丝、纸等制品A105上述材料经浸渍上述材料

33、经浸渍E120有机薄膜、有机瓷漆有机薄膜、有机瓷漆B130用树脂粘合或浸渍的云母、玻璃纤维、石棉用树脂粘合或浸渍的云母、玻璃纤维、石棉F155用相应树脂粘合或浸渍的无机材料用相应树脂粘合或浸渍的无机材料H180耐热有机硅、树脂、漆或其它浸渍的无机物耐热有机硅、树脂、漆或其它浸渍的无机物C200硅塑料、聚氟乙烯、聚酰亚胺及与玻璃、云母、陶硅塑料、聚氟乙烯、聚酰亚胺及与玻璃、云母、陶瓷等材料的组合瓷等材料的组合49电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计(2) 常用绝缘材料常用绝缘材料 薄型绝缘材料薄型绝缘材料：主要应用于包扎、衬垫、护：主要应用于包扎、衬垫、护套等。套等。 包括：绝缘

34、布；有机薄膜；粘带；塑料套管包括：绝缘布；有机薄膜；粘带；塑料套管 绝缘漆绝缘漆 热塑性绝缘材料热塑性绝缘材料。 50电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计热固性层压材料热固性层压材料 云母制品云母制品 橡胶制品橡胶制品 51电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计1.1.配线配线 使用不同颜色的导线便于区分电路的性质使用不同颜色的导线便于区分电路的性质和功能以及减少接线的错误。和功能以及减少接线的错误。 整机布线及扎线工艺整机布线及扎线工艺52电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计布线处理。布线处理。布线的顺序。布线的顺序。2.布线原则布线原则应减小电

35、路分布参数。应减小电路分布参数。 避免相互干扰和寄生耦合。避免相互干扰和寄生耦合。 尽量消除地线的影响。尽量消除地线的影响。应满足装配工艺的要求应满足装配工艺的要求3.布线方法布线方法53电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计整机的防腐蚀设计整机的防腐蚀设计 54电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计1 1、防潮设计的原则、防潮设计的原则：采用吸湿性小的元器件和材料；采用吸湿性小的元器件和材料；采用喷涂、浸渍、灌封、憎水等处理；采用喷涂、浸渍、灌封、憎水等处理；局部采用密封结构；局部采用密封结构；改善整机使用环境，如采用空调、安改善整机使用环境，如采用空调、安装加热

36、去湿装置。装加热去湿装置。“三防三防”设计设计洗衣机控制板采用塑胶灌封洗衣机控制板采用塑胶灌封55电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计2、防霉设计的原则、防霉设计的原则：采用抗霉材料，例如无机矿物质材料；采用抗霉材料，例如无机矿物质材料；采用防霉剂进行处理；采用防霉剂进行处理；控制环境条件来抑制霉菌生长，例如控制环境条件来抑制霉菌生长，例如采用防潮、通风、降温等措施。采用防潮、通风、降温等措施。56电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计3 3、防盐雾设计的原则、防盐雾设计的原则：采用防潮和防腐能力强的材料；采用防潮和防腐能力强的材料；采用密封结构；采用密封结构；岸

37、上设备应当远离海岸岸上设备应当远离海岸 三防设计三防设计自喷三防漆自喷三防漆三防工艺三防工艺57电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计整机的防震设计整机的防震设计58电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计印制板上各元器件引脚线长应当尽量印制板上各元器件引脚线长应当尽量短，以增加抗振动能力；短，以增加抗振动能力；印制板应当竖放并进行加固；印制板应当竖放并进行加固；较重的器件应当进行加固；较重的器件应当进行加固；悬空的引线不宜拉的过紧，以防振动悬空的引线不宜拉的过紧，以防振动时断裂；时断裂；运输机电产品时，应当加强防震措施；运输机电产品时，应当加强防震措施；振动场合应用

38、的机电产品，应有防震振动场合应用的机电产品，应有防震措施。措施。防震内容防震内容笔记本电脑硬盘的防震堪称典范笔记本电脑硬盘的防震堪称典范59电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计整机的电磁兼容性（整机的电磁兼容性（EMCEMC）设计）设计 60电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计 所谓所谓电磁兼容电磁兼容就是设备在预期的电磁就是设备在预期的电磁环境中能正常工作的能力。环境中能正常工作的能力。 随着科学技术的迅速发展，现代各种随着科学技术的迅速发展，现代各种电子、电气、信息设备及家用电器的数量电子、电气、信息设备及家用电器的数量和种类越来越多，性能越来越先进，其使和

39、种类越来越多，性能越来越先进，其使用场合和数量密度也越来越高。这就使得用场合和数量密度也越来越高。这就使得电气电子系统内、设备内的相互干扰愈加电气电子系统内、设备内的相互干扰愈加严重。在这种情况下，要保证设备在各种严重。在这种情况下，要保证设备在各种复杂的电磁环境中正常地工作，则在结构复杂的电磁环境中正常地工作，则在结构设计阶段就必须认真考虑电磁兼容性设计设计阶段就必须认真考虑电磁兼容性设计 61电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计电子设备结构设计中常见的电磁干扰方式：电子设备结构设计中常见的电磁干扰方式：1 1、传导干扰、传导干扰传导干扰一般是指通过电源，电缆，布线传导干扰一

40、般是指通过电源，电缆，布线系统，接地系统引起的串扰。系统，接地系统引起的串扰。2 2、辐射干扰、辐射干扰在高频情况下，电磁能量比较容易产生辐在高频情况下，电磁能量比较容易产生辐射。通常，在射。通常，在MHz MHz 以上，辐射就较明显，当以上，辐射就较明显，当导线长度超过四分之一波长时，辐射功率将导线长度超过四分之一波长时，辐射功率将很大。很大。3 3、感应及耦合引起的干扰、感应及耦合引起的干扰62电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计电磁兼容设计电磁兼容设计的主要方法有的主要方法有屏蔽屏蔽、滤波滤波、接地接地等。等。1 1、屏蔽、屏蔽 电磁屏蔽是利用金属板、网、盖、罩、盒电磁屏

41、蔽是利用金属板、网、盖、罩、盒等屏蔽体阻止或减小电磁能量传播所采取的一种等屏蔽体阻止或减小电磁能量传播所采取的一种结构措施。常用的方法有静电屏蔽，磁屏蔽和电结构措施。常用的方法有静电屏蔽，磁屏蔽和电磁屏蔽。电子设备结构设计人员在着手电磁兼容磁屏蔽。电子设备结构设计人员在着手电磁兼容性设计时，必须根据产品所提出的抗干扰要求进性设计时，必须根据产品所提出的抗干扰要求进行有针对性的电磁屏蔽设计。行有针对性的电磁屏蔽设计。63电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计（1 1）静电屏蔽）静电屏蔽 静电屏蔽主要是为了抑制寄生电容的耦合，静电屏蔽主要是为了抑制寄生电容的耦合，使电路由于分布电容泄

42、漏出来的电磁能量经屏蔽接使电路由于分布电容泄漏出来的电磁能量经屏蔽接地而不致于串入其它电路，从而使干扰得到抑制。地而不致于串入其它电路，从而使干扰得到抑制。 静电屏蔽的基本方法是采用低电阻率材料作静电屏蔽的基本方法是采用低电阻率材料作屏蔽体，在感应源与受感器之间加一块与机壳接触屏蔽体，在感应源与受感器之间加一块与机壳接触良好的金属隔板网、罩或盒。可用铜、铝材做屏蔽良好的金属隔板网、罩或盒。可用铜、铝材做屏蔽外壳，要求不高的也可用钢材。机壳必须是导电良外壳，要求不高的也可用钢材。机壳必须是导电良好、稳定可靠的导电体。静电屏蔽必须保证良好的好、稳定可靠的导电体。静电屏蔽必须保证良好的接地，否则屏蔽

43、效果将大大下降。接地，否则屏蔽效果将大大下降。64电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计（2 2）磁屏蔽）磁屏蔽 磁屏蔽主要是针对一些低阻抗源。例如变磁屏蔽主要是针对一些低阻抗源。例如变压器、线圈及一些示波器、显示器就可考虑用磁压器、线圈及一些示波器、显示器就可考虑用磁屏蔽。良好的低频屏蔽必须具有合适的电导率和屏蔽。良好的低频屏蔽必须具有合适的电导率和高磁导率。磁屏蔽的基本方法是用高磁导率材料，高磁导率。磁屏蔽的基本方法是用高磁导率材料，如铁镍合金、镍铅合金、纯铁、铜作屏蔽材料，如铁镍合金、镍铅合金、纯铁、铜作屏蔽材料，做成屏蔽罩。磁屏蔽罩在结构上按加工工艺不同做成屏蔽罩。磁屏蔽

44、罩在结构上按加工工艺不同一般可分为两类：一类为用平板坯料深冲成形的，一般可分为两类：一类为用平板坯料深冲成形的，另一类为焊接成形的。另一类为焊接成形的。65电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计（3 3）电磁屏蔽）电磁屏蔽 电磁屏蔽就是对高频电磁辐射的屏蔽。电磁屏蔽就是对高频电磁辐射的屏蔽。 电磁屏蔽的主要方法是用金属材料做成屏蔽壳电磁屏蔽的主要方法是用金属材料做成屏蔽壳体。金属材料可以是铁磁性材料，也可以是非铁磁性体。金属材料可以是铁磁性材料，也可以是非铁磁性材料，通过对电磁场的反射和吸收损耗起到屏蔽作用材料，通过对电磁场的反射和吸收损耗起到屏蔽作用 （盖板与合体间的接触通（盖

45、板与合体间的接触通过柔过柔性导电材料，大性导电材料，大大提大提高屏蔽效果。如：导电橡胶、金属薄膜加柔性材料、高屏蔽效果。如：导电橡胶、金属薄膜加柔性材料、金属齿簧）金属齿簧）对辐射或敏感部分局部屏蔽。对辐射或敏感部分局部屏蔽。对电源线缆、控制线缆的加防波套屏蔽。对电源线缆、控制线缆的加防波套屏蔽。66电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计2 2、滤波、滤波 电路中的干扰信号常常通过电源线、信号电路中的干扰信号常常通过电源线、信号线、控制线等进入电路造成干扰，所以对公用线、控制线等进入电路造成干扰，所以对公用电源线及通过干扰环境的导线一般均要设置滤电源线及通过干扰环境的导线一般均要

46、设置滤波电路。滤波方式可以分为有源滤波和无源滤波电路。滤波方式可以分为有源滤波和无源滤波，滤波特性可根据需要设计成带通、高通、波，滤波特性可根据需要设计成带通、高通、低通滤波器。低通滤波器。电源线、控制线高低频滤波。电源线、控制线高低频滤波。电磁兼容之电源滤波电磁兼容之电源滤波67电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计 接地问题在电磁兼容性设计中也是一个极其接地问题在电磁兼容性设计中也是一个极其重要的问题，正确的接地方法可以减少或避免电重要的问题，正确的接地方法可以减少或避免电路间的互相干扰。根据不同的电路可用不同的接路间的互相干扰。根据不同的电路可用不同的接地方法。地方法。（射

47、频地、电源地、控制地）（射频地、电源地、控制地）3 3、接地、接地68电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计（1 1）组合单元电路接地）组合单元电路接地串联一点接地串联一点接地 这种情况下，一般把接地点放在低电平处，这种这种情况下，一般把接地点放在低电平处，这种接地方法最简单，抑制干扰能力差，仅适用于低接地方法最简单，抑制干扰能力差，仅适用于低频电路频电路 69电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计并联一点接地并联一点接地 这种接地法各电路地电流自成回路，彼此独立。避这种接地法各电路地电流自成回路，彼此独立。避免了各单元电路的相互串扰，但接地电阻较大。如免了各单元电

48、路的相互串扰，但接地电阻较大。如上图所示，当工作频率较高时，地线产生辐射干扰。上图所示，当工作频率较高时，地线产生辐射干扰。所以，并联一点接地也仅适用于低频所以，并联一点接地也仅适用于低频1MHz1MHz以下电路。以下电路。70电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计多点接地多点接地多点接地其接地电阻较小，在高于多点接地其接地电阻较小，在高于10MHz 10MHz 时可用时可用多点接地，但此时总地线应适当宽些，长度也不多点接地，但此时总地线应适当宽些，长度也不宜过长，最好不超过宜过长，最好不超过0 01515波长，同时，地线与波长，同时，地线与机壳应绝缘机壳应绝缘 71电子产品总体

49、结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计（2 2）整机的接地）整机的接地 整机接地方式也是保障产品电磁兼容性的整机接地方式也是保障产品电磁兼容性的主要措施之一。由于其功能不同，故电路差别甚主要措施之一。由于其功能不同，故电路差别甚大，接地状况也不大相同。一般常用的方法是：大，接地状况也不大相同。一般常用的方法是：将模拟电路、数字电路、机壳分开，各自独立接将模拟电路、数字电路、机壳分开，各自独立接地，避免相互间的干扰，最后三地合一接入大地，地，避免相互间的干扰，最后三地合一接入大地，这种方式较好地抑制了电磁噪声，减少了数字信这种方式较好地抑制了电磁噪声，减少了数字信号和模拟信号之间的干扰。号和模

50、拟信号之间的干扰。72电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计9. EMI9. EMI辐射测量原理辐射测量原理电子设备产生电磁辐射的时候，在其周边就会存在交变电磁场，位于交变电磁场中的导体会产生感应电动势，并在导体中产生位移电流，如何把感应电动势或位移电流取出来进行分析，这是一个测量方法问题。上图采用单极子天线来对共模辐射信号进行测量（与GTEM小室（又称吉赫芝横电磁波室）的工作原理有点相似）。但在实际应用中，一般都采用双极子天线，双极子天线属于谐振式天线，当测试信号的频率正好等于天线的谐振频率时，天线有很高的增益，其缺点是需要配备很多不同频率的接收天线。共模辐射是共模辐射是EMI

51、辐射中最严重的辐射中最严重的一种干扰。一种干扰。此图为共模辐射此图为共模辐射测量工作原理图，测量工作原理图，C1、C2为分布电为分布电容，容，V1为频谱仪为频谱仪或示波器，或带或示波器，或带检波头的其它测检波头的其它测量仪器。量仪器。73电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计9.1 9.1 自制自制EMIEMI辐射测试天线辐射测试天线标准测试应该在电磁暗室中进行标准测试应该在电磁暗室中进行自制EMI辐射测试天线 （此天线为电、磁组合天线，（此天线为电、磁组合天线，可用双面可用双面PCB板制作）板制作）先用自制天线对先用自制天线对辐射干扰进行测辐射干扰进行测试，两者可以进试，两者可

52、以进行对比试验，待行对比试验，待对试验结果认为对试验结果认为满意后再送正式满意后再送正式测试，可大大降测试，可大大降低开发成本。自低开发成本。自制天线为电、磁制天线为电、磁复合天线。磁场复合天线。磁场电线主要接收信电线主要接收信号频率的低端，号频率的低端，电场天线主要接电场天线主要接收频率的高端。收频率的高端。74电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计9.1.1 9.1.1 用自制天线对用自制天线对EMIEMI辐射进行测试辐射进行测试 自制天线用双面自制天线用双面PCB板制作，一面为螺旋线圈天线，另一面为半波振子天线。板制作，一面为螺旋线圈天线，另一面为半波振子天线。 螺旋线圈天

53、线为磁场接收天线，我们可以把它看成是变压器的次级线圈，而初级螺旋线圈天线为磁场接收天线，我们可以把它看成是变压器的次级线圈，而初级线圈就是被测试电子产品中的高频电流回路，主要用来接收线圈就是被测试电子产品中的高频电流回路，主要用来接收150KHz5MHz的磁的磁场辐射信号，这种天线的灵敏度比较高，这种天线用来接收频率较低的干扰信号场辐射信号，这种天线的灵敏度比较高，这种天线用来接收频率较低的干扰信号性能特别优越，如要接收较高频率的干扰信号，则要减少螺旋线圈的匝数，以减性能特别优越，如要接收较高频率的干扰信号，则要减少螺旋线圈的匝数，以减小线圈的分布电容。小线圈的分布电容。 半波振子天线主要用来

54、接收频率较高的干扰信号，当天线两个振子的长度正好等半波振子天线主要用来接收频率较高的干扰信号，当天线两个振子的长度正好等于接收信号的半个波长时，天线会产生谐振，这时天线的接收灵敏度为最高，天于接收信号的半个波长时，天线会产生谐振，这时天线的接收灵敏度为最高，天线的增益比工作在非谐振状态高出好几倍。为了提高灵敏度，最好多做几组不同线的增益比工作在非谐振状态高出好几倍。为了提高灵敏度，最好多做几组不同工作频率的振子天线。工作频率的振子天线。 一般某个电子产品（主要是开关电源）一般某个电子产品（主要是开关电源）EMI干扰超标的地方只有一两个频率点，干扰超标的地方只有一两个频率点，自制测试天线只需针对

55、某一两个频率点进行测量，并进行技术改进即可，有了测自制测试天线只需针对某一两个频率点进行测量，并进行技术改进即可，有了测试天线，才能进行对比试验，不断提高产品的试天线，才能进行对比试验，不断提高产品的EMC质量水平。质量水平。 测试仪器最好用频谱仪，也可以用高频示波器。测试仪器最好用频谱仪，也可以用高频示波器。 75电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计9.2 自制带检波器的EMI辐射测试天线C1、C2为贴片高频电容，为贴片高频电容，D1、D2为为微波二极管，微波二极管，R为贴片电阻，为贴片电阻，V为数为数字电压表，或微安电流表。字电压表，或微安电流表。 振子天线也相当于是两个谐

56、振频率不同天线的组合，目的是曾大带宽。信号在振子天线也相当于是两个谐振频率不同天线的组合，目的是曾大带宽。信号在PCB板导体中传送的速度与导磁率的二分之一次方成反比，与介电常数的二分之一板导体中传送的速度与导磁率的二分之一次方成反比，与介电常数的二分之一次方成反比。假设次方成反比。假设PCB板的介电常数为板的介电常数为4，则信号在，则信号在PCB中传送的速度大约为电磁波中传送的速度大约为电磁波在真空中传播速度的二分之一。大多数在真空中传播速度的二分之一。大多数PCP板的介电常数都在板的介电常数都在210之间。之间。带检波器测试电线相当于一个场带检波器测试电线相当于一个场强仪，使用很方便。强仪，

57、使用很方便。76电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计9.2.1. 用带检波器的测试天线对EMI辐射进行测量 自制测试天线，最好根据不同的测试频率做成一个系列，每个天线大约可以接收自制测试天线，最好根据不同的测试频率做成一个系列，每个天线大约可以接收F0+-30%的频率范围。的频率范围。EMI辐射的频率范围标准要求为：辐射的频率范围标准要求为：301000MHz，但在实际，但在实际测试过程中，只需测试：测试过程中，只需测试：30300MHz即可，因为一般开关电源的最高辐射频率到不即可，因为一般开关电源的最高辐射频率到不了了300MHz。 在对电子设备进行辐射干扰信号测量之前，最好

58、先找一台已经认证合格的机器在对电子设备进行辐射干扰信号测量之前，最好先找一台已经认证合格的机器（同一型号）进行测试，然后把测试结果记录下来，把测试结果与认证合格机器的（同一型号）进行测试，然后把测试结果记录下来，把测试结果与认证合格机器的数据进行对比，并把测试结果进行规范化。数据进行对比，并把测试结果进行规范化。 天线接收信号强度与距离的平方成反比，记录测试结果时一定要把距离也记上。天线接收信号强度与距离的平方成反比，记录测试结果时一定要把距离也记上。 所谓对测试结果进行规范化，就是把一台认为合格的样机，用不同规格的天线测所谓对测试结果进行规范化，就是把一台认为合格的样机，用不同规格的天线测试

59、得到的数据记录进行填表，然后把表中的数据全部定义为试得到的数据记录进行填表，然后把表中的数据全部定义为0db/XuV，如：，如：P1: 0db/20uV， P2: 0db/30uV，P3: 0db/40uV，P4: 0db/10uV，等等，只要后面试验样，等等，只要后面试验样机的测试结果大于多少机的测试结果大于多少db（如：（如：6db），就算不合格。如：测得），就算不合格。如：测得T5（与（与P5对应）为对应）为20uV，等于，等于6db/10uV，则说明，则说明T5点干扰频率超差。点干扰频率超差。77电子产品总体结构与防护设计电子产品总体结构与防护设计9.2.2. 对测试结果规范化 先找一

60、台合格样机先找一台合格样机作对比。作对比。 分别用自制天线对分别用自制天线对样机的各个方向进行样机的各个方向进行辐射测试，取最大值辐射测试，取最大值作为原始标准数据。作为原始标准数据。 把标准数据定义成把标准数据定义成0db，或根据测试结，或根据测试结果计算出果计算出0db对应的对应的数值，并标在图上。数值，并标在图上。下次测试结果一一下次测试结果一一与图中数据对比，并与图中数据对比，并按按db数标出。数标出。 db数值按对数规律变化，每数值按对数规律变化，每6db数值增加一倍，每数值增加一倍，每3db增加增加1.414倍，每倍，每2db增加增加1.26倍，每倍，每1db增加增加1.12倍。进