直流電源接地的原因
2017-5-30 11:01:14??????點(diǎn)擊：
Q1：為什么要接地?
A：接地技術(shù)的引入最初是為了防止電力或直流電源等設(shè)備遭雷擊而采取的保護(hù)性措施，目的是把雷電產(chǎn)生的雷擊電流通過避雷針引入到大地，從而起到保護(hù) 建筑物的作用。同時，接地也是保護(hù)人身安全的一種有效手段，當(dāng)某種原因引起的相線（如電線絕緣不良，線路老化等）和設(shè)備外殼碰觸時，設(shè)備的外殼就會有危險 電壓產(chǎn)生，由此生成的故障電流就會流經(jīng)PE線到大地，從而起到保護(hù)作用。隨直流電源通信和其它數(shù)字領(lǐng)域的發(fā)展，在接地系統(tǒng)中只考慮防雷和安全已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要 求了。比如在通信系統(tǒng)中，大量設(shè)備之間直流電源信號的互連要求各設(shè)備都要有一個基準(zhǔn)‘地’作為直流電源信號的參考地。而且隨著直流電源設(shè)備的復(fù)雜化，直流電源信號頻率越來越高，因此， 在接地設(shè)計中，直流電源信號之間的互擾等電磁兼容問題必須給予特別關(guān)注，否則，接地不當(dāng)就會嚴(yán)重影響系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。最近，高速直流電源信號的直流電源信號回流技術(shù)中也 引入了 “地”的概念。
Q2：接地的定義
A: 在現(xiàn)代接地概念中、對于線路工程師來說，該術(shù)語的含義通常是‘線路電壓的參考點(diǎn)’；對于系統(tǒng)設(shè)計師來說，它常常是機(jī)柜或機(jī)架；對電氣工程師來說，它是綠色 安全地線或接到大地的意思。一個比較通用的定義是“接地是電流返回其源的低阻抗通道”。注意要求是”低阻抗”和“通路”。
Q3：常見的接地符號
A: PE,PGND,FG－保護(hù)地或機(jī)殼；BGND或DC-RETURN－直流－48V(+24V)直流電源（電池）回流；GND－工作地；DGND－數(shù)字地；AGND－模擬地；LGND－防雷保護(hù)地
Q4：合適的接地方式
A:接地有多種方式，有單點(diǎn)接地，多點(diǎn)接地以及混合類型的接地。而單點(diǎn)接地又分為串聯(lián)單點(diǎn)接地和并聯(lián)單點(diǎn)接地。一般來說，單點(diǎn)接地用于簡單直流電源電路，不同功能模 塊之間接地區(qū)分，以及低頻（f<1MHz）直流電源線路。當(dāng)設(shè)計高頻（f>10MHz）直流電源電路時就要用多點(diǎn)接地了或者多層板（完整的地平面層）。
Q5：直流電源信號回流和跨分割的介紹
A：對于一個直流電源直流電源信號來說，它需要尋找一條最低阻抗的電流回流到地的途徑，所以如何處理這個直流電源信號回流就變得非常的關(guān)鍵。
第一，根據(jù)公式可以知道，輻射強(qiáng)度是和回路面積成正比的，就是說回流需要走的路徑越長，形成的環(huán)越大，它對外輻射的干擾也越大，所以，PCB布板的時候要盡可能減小直流電源回路和直流電源信號回路面積。
第二，對于一個高速直流電源信號來說，提供有好的直流電源信號回流可以保證它的直流電源信號質(zhì)量，這是因為PCB上傳輸線的特性阻抗一般是以地層（或直流電源層）為參考來計算的，如 果高速線附近有連續(xù)的地平面，這樣這條線的阻抗就能保持連續(xù)，如果有段線附近沒有了地參考，這樣阻抗就會發(fā)生變化，不連續(xù)的阻抗從而會影響到直流電源信號的完整 性。所以，布線的時候要把高速線分配到靠近地平面的層，或者高速線邊并行走一兩條地線，起到屏蔽和就近提供回流的功能。
第三，為什么說布線的時候盡量不要跨直流電源分割，這也是因為直流電源信號跨越了不同直流電源層后，它的回流途徑就會很長了，容易受到干擾。當(dāng)然，不是嚴(yán)格要求不能跨越電 源分割，對于低速的直流電源信號是可以的，因為產(chǎn)生的干擾相比直流電源信號可以不予關(guān)心。對于高速直流電源信號就要認(rèn)真檢查，盡量不要跨越，可以通過調(diào)整直流電源部分的走線。（這是針 對多層板多個直流電源供應(yīng)情況說的）
Q6：為什么要將模擬地和數(shù)字地分開，如何分開?
A：模擬直流電源信號和數(shù)字直流電源信號都要回流到地，因為數(shù)字直流電源信號變化速度快，從而在數(shù)字地上引起的噪聲就會很大，而模擬直流電源信號是需要一個干凈的地參考工作的。如果模擬地和數(shù)字地混在一起，噪聲就會影響到模擬直流電源信號。
一般來說，模擬地和數(shù)字地要分開處理，然后通過細(xì)的走線連在一起，或者單點(diǎn)接在一起。總的思想是盡量阻隔數(shù)字地上的噪聲竄到模擬地上。當(dāng)然這也不是非常嚴(yán)格的要求模擬地和數(shù)字地必須分開，如果模擬部分附近的數(shù)字地還是很干凈的話可以合在一起。
Q7：單板上的直流電源信號如何接地?
A：對于一般器件來說，就近接地是最好的，采用了擁有完整地平面的多層板設(shè)計后，對于一般直流電源信號的接地就非常容易了，基本原則是保證走線的連續(xù)性，減少過孔數(shù)量；靠近地平面或者直流電源平面，等等。
Q8：單板的接口器件如何接地?
A：有些單板會有對外的輸入輸出接口，比如串口連接器，網(wǎng)口RJ45連接器等等，如果對它們的接地設(shè)計得不好也會影響到正常工作，例如網(wǎng)口互連 有誤碼，丟包等，并且會成為對外的電磁干擾源，把板內(nèi)的噪聲向外發(fā)送。一般來說會單獨(dú)分割出一塊獨(dú)立的接口地，與直流電源信號地的連接采用細(xì)的走線連接，可以串上 0歐姆或者小阻值的電阻。細(xì)的走線可以用來阻隔直流電源信號地上噪音過到接口地上來。同樣的，對接口地和接口直流電源的濾波也要認(rèn)真考慮。
Q9：帶屏蔽層的電纜線的屏蔽層如何接地?
A：屏蔽電纜的屏蔽層都要接到單板的接口地上而不是直流電源信號地上，這是因為直流電源信號地上有各種的噪聲，如果屏蔽層接到了直流電源信號地上，噪聲電壓會驅(qū)動共模電 流沿屏蔽層向外干擾，所以設(shè)計不好的電纜線一般都是電磁干擾的最大噪聲輸出源。當(dāng)然前提是接口地也要非常的干凈。
- 上一篇：【技術(shù)前沿】基于類噪聲信號的負(fù)荷參數(shù)辨識算法 2017/5/30
- 下一篇：電動汽車無線充電機(jī)充電的磁耦合結(jié)構(gòu)綜述 2017/5/30
