电子产品的安全要求、试验与设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:中国标准出版社

作者:张建；中国赛宝

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2004-1

价格:47.0

装帧:

isbn号码:9787506633390

丛书系列:

图书标签:

• 电子产品
• 安全
• 可靠性
• 测试
• 设计
• 标准
• 规范
• 电磁兼容
• 风险评估
• 产品安全

数字时代的安全基石：现代电子系统设计与合规实务 内容简介 本书聚焦于当前高速发展的电子信息技术领域，系统性地阐述了从概念设计到最终产品交付全生命周期中，确保电子系统安全、可靠运行所必需的理论基础、工程实践与严格标准。本书的编写旨在为电子工程师、产品设计师、质量控制人员以及相关领域的研究学者提供一本全面且深入的参考手册，以应对日益复杂的电磁兼容性（EMC）、电气安全（Electrical Safety）以及功能安全（Functional Safety）挑战。 全书结构严谨，内容涵盖了现代电子产品从微观器件到宏观系统层面的多维度安全考量。我们摒弃了对特定产品标准（如您提到的“电子产品的安全要求、试验与设计”）的直接描述，转而深入探讨支撑所有电子产品安全合规的通用原理、前沿技术与系统级解决方案。 第一部分：电磁环境与兼容性工程 (EMC/EMI) 本部分是系统可靠性的核心基石。我们首先构建了电磁场理论在电子系统中的应用框架，详尽分析了电磁干扰（EMI）的产生机理、传播路径及耦合机制。 1. 干扰源与耦合路径分析： 深入探讨了开关电源、高速数字电路、时钟发生器等主要干扰源产生的传导和辐射噪声特性。详细解析了串扰、地线反弹、电源完整性（PI）对EMI的影响，并使用频域和时域分析方法，建立定性与定量分析模型。 2. 抑制技术与设计策略： 侧重于设计源头控制。内容包括： PCB布局与布线优化： 强调了参考平面设计、电源和地线的有效分割、关键信号的回流路径控制，以及如何应用差分信号技术来最小化辐射。详细介绍了多层板的堆叠结构对隔离度的影响。 屏蔽技术： 分析了屏蔽壳体（Cavity）的理论设计，包括开口、缝隙、通风孔对屏蔽效能（SE）的影响。讨论了导热与电磁屏蔽的集成化设计挑战。 滤波器的选择与设计： 涵盖了共模扼流圈、Y/X电容、铁氧体磁珠在不同频率范围内的有效性分析。重点阐述了滤波器在系统入口、敏感电路之间的级联应用策略。 3. EMC测试与分析方法： 详述了传导发射（CE）、辐射发射（RE）的测试环境要求（如暗室、LISN/SIM）和标准流程。同时，对敏感度测试（如静电放电EFT/ESD、电快速瞬变脉冲EFT、浪涌/雷击）的物理模型和工程应对措施进行了深入剖析，强调了测试标准的演变与应对策略。 第二部分：电气安全与防护设计 本部分聚焦于保护人员和设备免受电气危险的工程措施，这是产品进入全球市场的基本前提。 1. 绝缘协调与介电强度： 深入探讨了沿面爬电距离和电气间隙的确定原则，基于不同污染等级和工作电压的计算模型。分析了隔离变压器和光耦在实现隔离（Isolation）时的介电性能要求和寿命考量。 2. 过流与过压保护（OCP/OVP）： 系统性介绍了保险丝、断路器、瞬态电压抑制器（TVS/MOV）的选择与应用场景。重点讲解了TVS器件的钳位电压特性、功率匹配，以及如何设计多级保护架构以应对严酷的浪涌事件。 3. 接触保护与接地系统设计： 详细分析了人员接触带电部件的风险评估方法。阐述了保护接地（Protective Earth, PE）的设计规范，包括单点接地、多点接地在不同系统拓扑中的适用性，以及低阻抗接地网络的构建技术。 第三部分：功能安全与可靠性工程 功能安全（FuSa）已成为工业控制、汽车电子、医疗设备等高风险领域的核心要求。本部分着眼于系统失效率的量化分析和安全机制的实现。 1. 可靠性建模与寿命预测： 引入了威布尔分布、平均故障间隔时间（MTBF）等经典可靠性指标。重点讲解了加速寿命试验（ALT）的设计与数据外推方法，以评估高加速应力下的产品寿命表现。 2. 故障容错与冗余设计： 分析了系统故障模式与影响分析（FMEA）和故障树分析（FTA）的应用。深入探讨了硬件冗余（如双核锁步、N+1架构）和软件冗余（如多样性编程）的实现方法，及其对系统平均失效时间间隔（MTTFd）的提升效果。 3. 安全机制的软件实现： 侧重于软件层面的错误检测与处理。包括：看门狗定时器（WDT）的精确配置、内存校验（ECC/CRC）的应用、以及执行流监控（Control Flow Monitoring）技术，确保系统在检测到内部错误时能及时进入安全状态（Safe State）。 第四部分：材料科学与环境适应性 电子产品的长期可靠性与其所处环境和所用材料密切相关。 1. 热管理工程： 阐述了从芯片到系统的热传导、对流和辐射散热原理。详细介绍了热设计功率（TDP）的计算，以及热沉、热管、风扇等被动和主动冷却方案的优化设计，以确保元器件工作在安全温度范围内。 2. 材料可靠性与环境影响： 探讨了湿气、温度循环、振动对PCB和封装材料的影响。重点介绍了不同焊接工艺（如无铅焊料）带来的可靠性挑战，以及应力筛选（Burn-in）在排除早期失效产品中的作用。 本书通过整合以上四大关键领域的知识体系，提供了一个超越单一产品合规范畴的、面向未来电子系统整体安全架构的构建蓝图。它旨在培养读者从系统级思考，预见潜在风险，并在设计初期就植入安全与可靠性的基因，从而开发出更具竞争力和市场生命力的电子产品。

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如果要用一个词来形容这本书对我的冲击，那便是“**细节的重量**”。我过去总是在想，要通过大块的材料和冗余设计来保障安全，认为安全裕度越大越好。但这本书颠覆了这种粗放式的思维。它用大量篇幅探讨了**元器件的选择**，例如，在过压保护电路中，不同瞬态抑制二极管（TVS）的响应速度和钳位电压对电路中敏感芯片的实际保护效果差异。书中甚至绘制了不同TVS在纳秒级响应下的电压上升曲线，直观地展示了毫秒级的延迟差异在极端情况下的后果。这种对**“最后一米”安全保障**的极致关注，是我在其他安全标准书中很少见到的。此外，关于材料的**阻燃性测试**部分，描述得极为细致，包括不同UL 94等级的测试环境参数和失败形态分析，这种深入到材料科学层面的探讨，极大地拓宽了我对“安全”二字的理解边界，它不再是电气的安全，而是物理和化学反应的综合安全。

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阅读这本书的体验，如同进行了一场从微观粒子到宏观系统构建的认知重塑。我特别欣赏作者在介绍**功能安全（Functional Safety）**概念时所采用的类比手法。书中用一个经典的汽车刹车系统故障案例，生动地阐释了“失效模式与影响分析”（FMEA）的实际操作流程，这比许多枯燥的学术论文来得直观和有力。我原以为功能安全主要局限在工业控制或医疗设备领域，但这本书巧妙地将其映射到了消费电子产品中，比如触摸屏的误触处理、电池管理系统的冗余设计等。最让我感到意外的是，它对**软件层面的安全保障**也有所着墨，虽然篇幅不重，但指出了固件缺陷如何转化为硬件层面的物理危险，这通常是硬件工程师容易忽略的盲点。全书的行文风格非常严谨，逻辑链条清晰到近乎苛刻，每提出一个设计原则，后面必然紧跟着一个验证流程或一个失败案例的剖析。这使得本书的价值更像是一本**高级风险控制手册**，而不是简单的合规指南。

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这本《电子产品的安全要求、试验与设计》的译名直击要害，但深入阅读后，我发现它在实际应用层面的阐述，远比书名所暗示的要**广博和精深**得多。我原以为这会是一本偏向法规和标准条文的工具书，主要罗列CE、UL、CCC这些认证机构的要求，适合工程师在项目收尾阶段拿来对照检查。然而，它真正吸引我的是关于“设计”阶段如何**内建安全机制**的探讨。书中有好几章详细解析了电磁兼容性（EMC）的原理，特别是针对高频电路和开关电源布局的优化策略，这些内容即便是经验丰富的硬件工程师也常常感到头疼。比如，书中对共模扼流圈和地线布局的细微差别，用翔实的图例和测试波形进行了对比分析，这远超出了教科书的范畴，更像是资深专家手把手的指导。此外，对于**热管理**在确保长期可靠性中的作用，书中也进行了深入剖析，它不仅仅停留在“要散热片”的层面，而是探讨了不同封装材料的热阻系数对系统寿命的影响曲线。这种从基础物理原理出发，层层递进到工程实践的方法论，让我对安全设计有了一个更系统的认识，它不再是事后的补救措施，而是贯穿于产品生命周期的核心竞争力。

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这本书的**结构组织**堪称一流，它采用了螺旋上升的学习路径，而非简单的线性推进。开篇部分简要介绍了主要国际标准（如IEC 62368-1的演变），但这部分篇幅很短，仅仅是奠定了宏观背景。随后，内容迅速转向了具体的技术模块：电源隔离、电击防护、辐射暴露评估。最精彩的是，它并没有将这些模块孤立处理，而是通过**跨模块的案例研究**展示了设计的耦合性。比如，一个电源模块的绝缘失效，不仅会引发电击危险，还会因为漏电流增大而触发EMC的故障模式。这种**系统集成层面的安全视角**，让我意识到，以前孤立地解决电源问题、隔离问题，其实遗漏了更深层次的系统级风险。这本书更像是一份**跨学科的工程协作蓝图**，它强迫不同领域的工程师（电气、结构、软件）必须使用同一套安全语言进行沟通和设计决策，极大地提升了设计过程的协同效率。

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作为一名长期在产品认证一线摸爬滚打的工程师，我坦白说，市面上关于安全认证的“速成手册”比比皆是，它们告诉你“要做什么”才能过审。但《电子产品的安全要求、试验与设计》的独特价值在于，它回答了更深刻的问题：“**为什么**要这样做？” 它深入剖析了**故障的物理根源**，以及这些根源如何被工程设计所抑制或放大。例如，在探讨**高能释放（Energetic Output）**的危险时，书中详细分析了电池热失控的触发机制——从内部短路到外部热应力传导的链式反应，并清晰界定了何种设计可以有效中断这一链条。这种基于**机理的防御策略**，使得我在面对未来那些“灰色地带”的新技术产品时，不再仅仅依赖于查阅最新的标准条款，而是能够运用一套更具**前瞻性和适应性**的工程判断力去预判风险。这本书不是用来应付审计的，它是用来构建真正耐用、可靠产品的“内功心法”。

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