接地設(shè)計 |
接地設(shè)計
接地是抑制電磁干擾、提高電子設(shè)備電磁兼容性的重要手段之一。正確的接地既能抑制干擾的影響,又能抑制設(shè)備向外輻射干擾;反之錯誤的接地反而會引入嚴重的干擾,甚至使電子設(shè)備無法正常工作。
接地的概念
電子設(shè)備中的“地”通常有兩種含義:一種是“大地”,另一種是“系統(tǒng)基準地”。接地就是指在系統(tǒng)的某個選定點與某個電位基準間建立低阻的導(dǎo)電通路。“接大地”就是以地球的電位作為基準,并以大地作為零電位,把電子設(shè)備的金屬外殼、線路選定點等通過接地線、接地極等組成的接地裝置與大地相連接?!跋到y(tǒng)基準地”是指信號回路的基準導(dǎo)體(電子設(shè)備通常以金屬底座、機殼、屏蔽罩或粗銅線、銅帶作為基準導(dǎo)體),并設(shè)該基準導(dǎo)體電位為相對零電位,但不是大地零電位,簡稱為系統(tǒng)地。
接地的目的有兩個:一是為了安全,稱為保護接地。電子設(shè)備的金屬外殼必須接大地,這樣可以避免因事故導(dǎo)致金屬外殼上出現(xiàn)過高對地電壓而危及操作人員和設(shè)備的安全。二是為電流返回其源提供低阻抗通道。
接地的種類
實際上,各種地線都存在電氣上或是物理上的聯(lián)系,不一定有明確的劃分。在地系統(tǒng)中,有時一個地既承擔保護地,又承當防雷地的作用;或既承擔工作地,又承當保護地的作用。而不同功能的地連接,針對的電氣對象不同,其處理方式的側(cè)重點還會有所差異。
1. 保護接地
保護接地是為了保護設(shè)備、裝置、電路及人身的安全,防止雷擊、靜電損壞設(shè)備,或在設(shè)備故障情況下,保護人身安全。因此在設(shè)備、裝置、電路的底盤及金屬機殼一定要采取保護接地。
保護地保護原理是:通過把帶故障電壓的設(shè)備外殼短路到大地或地線端,保護過程中產(chǎn)生的短路電流使熔絲或空氣開關(guān)斷開,從而達到保護設(shè)備和人員安全的作用。
2. 工作接地
工作地是單板、母板或系統(tǒng)之間信號的等電位參考點或參考平面,它給信號回流提供了低的阻抗通道。信號質(zhì)量很大程度上依賴于工作接地質(zhì)量的好壞。由于受接地材料特性和其他技術(shù)因素的影響,接地導(dǎo)體的連接或搭接無論做的如何好,總有一定的阻抗,信號的回流會在工作地線上產(chǎn)生電壓降,形成地紋波,對信號質(zhì)量產(chǎn)生影響;信號越弱,信號頻率越高,這種影響就越嚴重。盡管如此,在設(shè)計和施工中較大限度地降低工作接地導(dǎo)體的阻抗仍然是非常重要的。
濾波電路的基本概念
濾波電路是由電感、電容、電阻、鐵氧體磁珠和共模線圈構(gòu)成的頻率選擇性網(wǎng)絡(luò),低通濾波器是電磁兼容抑制技術(shù)中普遍應(yīng)用的濾波器。為了減小電源和信號線纜對外輻射,接口電路和電源電路必須進行濾波設(shè)計。
濾波電路的效能取決于濾波電路兩邊的阻抗特性,在低阻抗電路中,簡單的電感濾波電路可以得到 40dB 的衰減,而在高阻抗電路中,幾乎沒有作用;在高阻抗電路中,簡單的電容濾波電路可以得到很好的濾波效果,在低阻抗電路中幾乎不起作用。在濾波電路設(shè)計中,電容靠近高阻抗電路設(shè)計,電感靠近低阻抗電路設(shè)計。
電容器的插入損耗隨頻率的增加而增加,直到頻率達到自諧振頻率后,由于存在導(dǎo)線和電容器電極的電感在電路上與電容串聯(lián),于是插入損耗開始下降。
電源EMI濾波器
電源 EMI 濾波器是一種無源雙向網(wǎng)絡(luò),它一端接電源,另一端接負載。在所關(guān)心的衰減頻帶的較高頻段,可把電源 EMI 濾波器看作是“阻抗失配網(wǎng)絡(luò)”。
網(wǎng)絡(luò)分析結(jié)果表明,濾波器阻抗兩側(cè)端口阻抗失配越大,對電磁干擾能量的衰減就越是有效。由于電源線側(cè)的共模阻抗一般比較低,所以濾波器電源側(cè)的阻抗一般比較高。為了得到較好的濾波效果,對低阻抗的電源側(cè),應(yīng)配高輸入阻抗的濾波器;對高輸入阻抗的負載側(cè),則應(yīng)配低輸出阻抗的濾波器。
普通的電源濾波器對于數(shù)十兆以下的干擾信號有較好的濾波作用,在較高頻段,由于電容的電感效應(yīng),其濾波性能將會下降。對于頻率較高的干擾情況,要使 用饋通式濾波器。該濾波器由于其結(jié)構(gòu)特點,具有良好的濾波特性,其有效頻段可以擴展到 GHz,因此在無線產(chǎn)品中使用較多。
濾波器的使用,重要的問題是接地問題。只有接地良好的濾波器才能發(fā)揮其
濾波作用,否則是沒有價值的。濾波器使用要注意以下問題:
.濾波器放置在電源的入口位置;
.饋通濾波器要放置在機箱(機柜)的金屬壁上;
.濾波器直接與機柜緊密連接,濾波器下面不能涂保護漆;
.濾波器的輸入輸出引線不能并行,交叉。
小結(jié):
本節(jié)主要講述了 EMC 的基本理論,電纜屏蔽設(shè)計、電磁屏蔽理論、接地設(shè)計是重點內(nèi)容。
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| 發(fā)布時間:2018.06.12 來源:電源適配器廠家 |
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