據(jù)電路板廠了解,電子產(chǎn)品接地問(wèn)題是一個(gè)老生常談的話(huà)題,本文單講其中一小部分,主要內(nèi)容是金屬外殼與電路板的接地問(wèn)題。我們經(jīng)常會(huì)看到一些系統(tǒng)設(shè)計(jì)中將PCB板的地(GND)與金屬外殼(EGND)之間通常使用一個(gè)高壓電容C1(1~100nF/2KV)并聯(lián)一個(gè)大電阻R1(1M)連接。那么為什么這么設(shè)計(jì)呢?
電子技術(shù)控
從EMS(電磁抗擾度)角度說(shuō),這個(gè)電容是在假設(shè)PE良好連接大地的前提下,降低可能存在的,以大地電平為參考的高頻干擾型號(hào)對(duì)電路的影響,是為了抑制電路和干擾源之間瞬態(tài)共模壓差的。其實(shí)GND直連PE是最好的,但是,直連可能不可操作或者不安全,例如,220V交流電過(guò)整流橋之后產(chǎn)生的GND是不可以連接PE的,所以就弄個(gè)低頻過(guò)不去,高頻能過(guò)去的路徑。據(jù)電路板廠了解,從EMI(電磁干擾)角度說(shuō),如果有與PE相連的金屬外殼,有這個(gè)高頻路徑,也能夠避免高頻信號(hào)輻射出來(lái)。電容是通交流阻直流的。假設(shè)機(jī)殼良好連接大地,從電磁抗擾度角度,該電容能夠抑制高頻干擾源和電路之間的動(dòng)態(tài)共模電壓;從EMI角度,電容形成了高頻路徑,電路板內(nèi)部產(chǎn)生的高頻干擾會(huì)經(jīng)電容流入機(jī)殼進(jìn)入大地,避免了高頻干擾形成的天線(xiàn)輻射。另一種情況,假設(shè)機(jī)殼沒(méi)有可靠接大地(如沒(méi)有地線(xiàn),接地棒環(huán)境干燥),則外殼電勢(shì)可能不穩(wěn)定或有靜電,如果電路板直接接外殼,就會(huì)打壞電路板芯片,加入電容,能把低頻高壓、靜電等隔離起來(lái),保護(hù)電路板。這個(gè)并聯(lián)電容應(yīng)該用Y電容或高壓薄膜電容,容值在1nF~100nF之間。
2、電阻的作用這個(gè)電阻可以防止ESD(靜電釋放)對(duì)電路板的損壞。假如只用電容連接電路板地和機(jī)殼地,則電路板是一個(gè)浮地系統(tǒng)。做ESD測(cè)試時(shí),或在復(fù)雜電場(chǎng)環(huán)境中使用,打(進(jìn))入電路板的電荷無(wú)處釋放,會(huì)逐漸累積;累積到一定程度,超過(guò)了電路板和機(jī)殼之間的絕緣最薄弱處所能耐受的電壓,就會(huì)發(fā)生放電——在幾納秒內(nèi),PCB上產(chǎn)生數(shù)十到數(shù)百A的電流,會(huì)讓電路因電磁脈沖宕機(jī),或者損壞放電處附近連接的元器件。并聯(lián)該電阻,就可以慢慢釋放掉這個(gè)電荷,消除高壓。根據(jù)IEC61000的ESD測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)10s/次(10s放完2kV高壓電荷),一般選擇1M~2M的電阻。如果機(jī)殼有高壓靜電,則該大電阻也能有效降低電流,不會(huì)損壞電路芯片。
據(jù)電路板廠了解,需要注意的問(wèn)題點(diǎn):
1、如果設(shè)備外殼良好接大地,那PCB應(yīng)該也與外殼良好的單點(diǎn)接地,這個(gè)時(shí)候工頻干擾會(huì)通過(guò)外殼接地消除,對(duì)PCB也不會(huì)產(chǎn)生干擾;
2、如果設(shè)備使用的場(chǎng)合可能存在安全問(wèn)題時(shí),那必須將設(shè)備外殼良好接地;
3、為了取得更好效果,建議是設(shè)備外殼盡量良好接地,PCB與外殼單點(diǎn)良好接地;當(dāng)然如果外殼沒(méi)有良好接地,那還不如把PCB浮地,即不與外殼連接,因?yàn)?/span>PCB與大地如果是隔離的(所謂浮地),工頻干擾回路阻抗極大,反而不會(huì)對(duì)PCB產(chǎn)生什么干擾; 4、多個(gè)設(shè)備之間需要互相連接的時(shí)候,盡量是每個(gè)設(shè)備外殼都與大地在單點(diǎn)良好接地,每個(gè)設(shè)備內(nèi)部PCB與各自外殼單點(diǎn)接地; 5、但是如果多個(gè)設(shè)備互相連接時(shí)候,設(shè)備外殼沒(méi)有良好接地,那就不如浮地,內(nèi)部PCB不與外殼接地; 6、機(jī)殼地可能并不是可靠的接地,如配電網(wǎng)中不符合安規(guī),沒(méi)有地線(xiàn);接地棒周?chē)寥捞稍?,接地螺栓生銹或松動(dòng)。