電磁兼容電路設計中元器件的接地問題
發布時間:2009-02-24
中心議題:
有網友在電子元件技術網我擔任專家的論壇裏提問:很多人都認為,在電磁兼容電路設計中元器件的接地問題很重要,請問如何接地最好?
下麵是我就該問題的回答:
首先我們應該弄清楚“地”的概念。很多人都把電子線路中電源的負極或正極當成“地”,在很多電子書籍中也都是這麼寫的,因此,很多人在畫電子原理圖的時候,都把元件與電源負極(或正極)連接的一端畫成一個接地的符號,我們不能說這中畫法不對,但如果我們真的把這個接地符號看成是接“地”那就是大錯特錯了。我認為,把這個接地符號看成是公共連接端是正確的,但把它當成真正的“地”那就錯了。
youyuwomensuojiechudaodeyiqiewutidoushilaizidiqiu,namedangwomenbazhexiewutiyudiqiufenlizhihou,zhiyaowomenmeiyourangzhexiewutilingwaidaidianzhiqian,womendourenweizhexiewutishiyudiqiutongdianweide,ruguowomenbadiqiukanchengshi0電位,則這這些物體也是0電位,即不帶電。(——實際上地球對於宇宙中的絕對0電位來說還是帶電的,帶負電)。既然電源有正、負極之分,那麼,電源的正極就是帶正電,而電源的負極就是帶負電,所以電源的正極或負極都不能算為“地”,而電源真正不帶電的地方(0電位)應該是電源的中心抽頭處。
這個與地球同電位,但又沒有用導體與地球相連接的地方,我們就把它稱為“浮地”。這樣電源的中心抽頭處或帶電電容器的中心處都可以成為“浮地”。
既然電源的正極對大地帶電,那麼可以測量嗎?能!buguodianyuanzhengjidaidianyudiqiudaidian,doushuyujingdian,yongyandianqijiukeyiceliang。danglianggedaidianwutihuxiangjiechudeshihou,tamenzhijiansuodaidedianhejiuhuihuxiangfangdianhuochongdian,ji:帶(dai)正(zheng)電(dian)者(zhe)放(fang)電(dian),帶(dai)負(fu)電(dian)者(zhe)被(bei)充(chong)電(dian),直(zhi)到(dao)兩(liang)個(ge)物(wu)體(ti)的(de)電(dian)位(wei)完(wan)全(quan)相(xiang)等(deng)為(wei)止(zhi),它(ta)們(men)之(zhi)間(jian)才(cai)停(ting)止(zhi)充(chong)放(fang)電(dian)。因(yin)此(ci),從(cong)兩(liang)個(ge)帶(dai)電(dian)物(wu)體(ti)互(hu)相(xiang)充(chong)放(fang)電(dian)的(de)原(yuan)理(li),我(wo)還(hai)可(ke)以(yi)把(ba)帶(dai)電(dian)物(wu)體(ti)看(kan)成(cheng)是(shi)一(yi)個(ge)電(dian)容(rong)。但(dan)這(zhe)裏(li)的(de)電(dian)容(rong)與(yu)電(dian)容(rong)器(qi)完(wan)全(quan)是(shi)兩(liang)回(hui)事(shi),這(zhe)裏(li)的(de)電(dian)容(rong)帶(dai)電(dian)時(shi),其(qi)電(dian)位(wei)的(de)高(gao)低(di)是(shi)相(xiang)對(dui)於(yu)無(wu)限(xian)遠(yuan)處(chu)(絕對0電位處)而言,而電容器帶電,則是電容器的一個電極相對於另一個電極而言。
因(yin)此(ci),物(wu)體(ti)帶(dai)電(dian)就(jiu)相(xiang)當(dang)於(yu)電(dian)容(rong)帶(dai)電(dian),物(wu)體(ti)的(de)體(ti)積(ji)越(yue)大(da)在(zai)相(xiang)同(tong)電(dian)位(wei)之(zhi)下(xia),所(suo)帶(dai)的(de)電(dian)荷(he)就(jiu)越(yue)多(duo),所(suo)以(yi)其(qi)電(dian)容(rong)就(jiu)越(yue)大(da)。由(you)於(yu)帶(dai)電(dian)電(dian)容(rong)的(de)電(dian)場(chang)方(fang)向(xiang)是(shi)指(zhi)向(xiang)無(wu)限(xian)遠(yuan)處(chu),同(tong)時(shi)也(ye)指(zhi)向(xiang)地(di)球(qiu),因(yin)此(ci),帶(dai)電(dian)物(wu)體(ti)的(de)電(dian)場(chang)會(hui)對(dui)周(zhou)圍(wei)物(wu)體(ti)產(chan)生(sheng)電(dian)場(chang)感(gan)應(ying)。當(dang)物(wu)體(ti)的(de)電(dian)位(wei)在(zai)不(bu)斷(duan)地(di)變(bian)化(hua)時(shi),通(tong)過(guo)電(dian)場(chang)感(gan)應(ying),周(zhou)邊(bian)物(wu)體(ti)的(de)電(dian)荷(he)分(fen)布(bu)也(ye)會(hui)產(chan)生(sheng)改(gai)變(bian),這(zhe)相(xiang)當(dang)於(yu)電(dian)容(rong)充(chong)放(fang)電(dian);而當電荷改變分布時又會在導體中產生電流,電流又會產生磁場,所以交變電磁場總是同時存在的。
明白這個道理之後,我們再來看開關電源是怎樣通過地線(公共端)產生幹擾的。我們先看開關變壓器的次級,一般,開關變壓器次級的一端都接地(電源負極),而(er)另(ling)一(yi)端(duan)則(ze)接(jie)整(zheng)流(liu)二(er)極(ji)管(guan)。當(dang)整(zheng)流(liu)二(er)極(ji)管(guan)有(you)電(dian)壓(ya)輸(shu)出(chu)時(shi),開(kai)關(guan)變(bian)壓(ya)器(qi)次(ci)級(ji)接(jie)整(zheng)流(liu)二(er)極(ji)管(guan)正(zheng)極(ji)的(de)一(yi)端(duan)電(dian)壓(ya)為(wei)正(zheng),而(er)接(jie)公(gong)共(gong)端(duan)的(de)一(yi)端(duan)為(wei)負(fu),由(you)於(yu)開(kai)關(guan)變(bian)壓(ya)器(qi)次(ci)級(ji)的(de)“浮地”是在開關變壓器次級線圈的中間抽頭處,由此可知,此時開關電源的地線(公共端)對大地來說,不是0電位,而是負電位;當開關變壓器次級輸出電壓的極性改變時,地線(公共端)帶電的極性也要改變。
由此可知,開關電源輸出電壓的負極不是“地”線xian,它ta是shi一yi根gen帶dai電dian的de導dao體ti,或huo相xiang當dang於yu一yi個ge被bei來lai回hui充chong放fang電dian的de電dian容rong。它ta與yu大da地di之zhi間jian有you電dian位wei差cha,電dian位wei差cha的de大da小xiao正zheng好hao等deng於yu開kai關guan變bian壓ya器qi次ci級ji輸shu出chu電dian壓ya的de二er分fen之zhi一yi。這zhe個ge分fen析xi結jie果guo很hen容rong易yi用yong儀yi表biao進jin行xing測ce量liang,例li如ru用yong示shi波bo器qi的de探tan頭tou(信號輸入端)連接開關變壓器次級的地(負極),而示波器探頭的接地端與大地連接,很容易就可以看到幹擾信號的存在。其中也有50周的幹擾信號(幅度很高),這是通過電源線傳導進來的。
既(ji)然(ran)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)的(de)負(fu)極(ji)是(shi)帶(dai)電(dian)的(de),那(na)麼(me)與(yu)它(ta)相(xiang)連(lian)的(de)其(qi)它(ta)電(dian)路(lu)也(ye)都(dou)全(quan)部(bu)帶(dai)電(dian)。隻(zhi)要(yao)物(wu)體(ti)帶(dai)電(dian),它(ta)就(jiu)會(hui)對(dui)周(zhou)圍(wei)電(dian)路(lu)以(yi)及(ji)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)產(chan)生(sheng)電(dian)磁(ci)感(gan)應(ying),即(ji)產(chan)生(sheng)幹(gan)擾(rao)(傳導幹擾或輻射幹擾)。為(wei)了(le)減(jian)少(shao)本(ben)機(ji)對(dui)其(qi)它(ta)機(ji)器(qi)的(de)幹(gan)擾(rao),首(shou)先(xian)要(yao)對(dui)電(dian)路(lu)進(jin)行(xing)屏(ping)蔽(bi),把(ba)電(dian)路(lu)安(an)裝(zhuang)在(zai)一(yi)個(ge)屏(ping)蔽(bi)盒(he)之(zhi)中(zhong),同(tong)時(shi)還(hai)要(yao)對(dui)上(shang)述(shu)帶(dai)電(dian)地(di)線(xian)或(huo)其(qi)它(ta)輸(shu)入(ru)輸(shu)出(chu)線(xian)進(jin)行(xing)隔(ge)離(li)。隔(ge)離(li)的(de)方(fang)法(fa)就(jiu)是(shi)在(zai)地(di)線(xian)或(huo)其(qi)它(ta)輸(shu)入(ru)輸(shu)出(chu)線(xian)之(zhi)間(jian)串(chuan)聯(lian)電(dian)感(gan),這(zhe)個(ge)電(dian)感(gan)稱(cheng)為(wei)共(gong)模(mo)抑(yi)製(zhi)電(dian)感(gan),共(gong)模(mo)抑(yi)製(zhi)電(dian)感(gan)的(de)一(yi)端(duan)與(yu)機(ji)器(qi)中(zhong)的(de)地(di)線(xian)(公共端)相連,另一端與一個Y電容相連,Y電容的另一端與大地相連。這是抑製傳導幹擾的最有效方法。
特別值得注意的是,共模抑製電感與Y電容的連接位置。Y電容和共模抑製電感盡量靠近電源的輸入端,即電源插座的位置,並且共模抑製電感要盡量靠近Y電容,而Y電容還要盡量靠近與大地連接的地線(三心電源線的地線),這對EMI抑製才有效。
請指正!
陶顯芳 2009-2-24
- 介紹電子線路中接地的概念
- 介紹開關電源通過地線(公共端)產生幹擾的原因
- 介紹減輕開關電源EMI問題的方法
- 先要對電路進行屏蔽,把電路安裝在一個屏蔽盒中
- 同時還要對上述帶電地線或其它輸入輸出線進行隔離
- 隔離的方法是在地線或其它輸入輸出線之間串聯共模抑製電感
- Y電容和共模抑製電感盡量靠近電源的輸入端
- 共模抑製電感要盡量靠近Y電容,而Y電容還要盡量靠近與大地連接的地線
有網友在電子元件技術網我擔任專家的論壇裏提問:很多人都認為,在電磁兼容電路設計中元器件的接地問題很重要,請問如何接地最好?
下麵是我就該問題的回答:
首先我們應該弄清楚“地”的概念。很多人都把電子線路中電源的負極或正極當成“地”,在很多電子書籍中也都是這麼寫的,因此,很多人在畫電子原理圖的時候,都把元件與電源負極(或正極)連接的一端畫成一個接地的符號,我們不能說這中畫法不對,但如果我們真的把這個接地符號看成是接“地”那就是大錯特錯了。我認為,把這個接地符號看成是公共連接端是正確的,但把它當成真正的“地”那就錯了。
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這個與地球同電位,但又沒有用導體與地球相連接的地方,我們就把它稱為“浮地”。這樣電源的中心抽頭處或帶電電容器的中心處都可以成為“浮地”。
既然電源的正極對大地帶電,那麼可以測量嗎?能!buguodianyuanzhengjidaidianyudiqiudaidian,doushuyujingdian,yongyandianqijiukeyiceliang。danglianggedaidianwutihuxiangjiechudeshihou,tamenzhijiansuodaidedianhejiuhuihuxiangfangdianhuochongdian,ji:帶(dai)正(zheng)電(dian)者(zhe)放(fang)電(dian),帶(dai)負(fu)電(dian)者(zhe)被(bei)充(chong)電(dian),直(zhi)到(dao)兩(liang)個(ge)物(wu)體(ti)的(de)電(dian)位(wei)完(wan)全(quan)相(xiang)等(deng)為(wei)止(zhi),它(ta)們(men)之(zhi)間(jian)才(cai)停(ting)止(zhi)充(chong)放(fang)電(dian)。因(yin)此(ci),從(cong)兩(liang)個(ge)帶(dai)電(dian)物(wu)體(ti)互(hu)相(xiang)充(chong)放(fang)電(dian)的(de)原(yuan)理(li),我(wo)還(hai)可(ke)以(yi)把(ba)帶(dai)電(dian)物(wu)體(ti)看(kan)成(cheng)是(shi)一(yi)個(ge)電(dian)容(rong)。但(dan)這(zhe)裏(li)的(de)電(dian)容(rong)與(yu)電(dian)容(rong)器(qi)完(wan)全(quan)是(shi)兩(liang)回(hui)事(shi),這(zhe)裏(li)的(de)電(dian)容(rong)帶(dai)電(dian)時(shi),其(qi)電(dian)位(wei)的(de)高(gao)低(di)是(shi)相(xiang)對(dui)於(yu)無(wu)限(xian)遠(yuan)處(chu)(絕對0電位處)而言,而電容器帶電,則是電容器的一個電極相對於另一個電極而言。
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明白這個道理之後,我們再來看開關電源是怎樣通過地線(公共端)產生幹擾的。我們先看開關變壓器的次級,一般,開關變壓器次級的一端都接地(電源負極),而(er)另(ling)一(yi)端(duan)則(ze)接(jie)整(zheng)流(liu)二(er)極(ji)管(guan)。當(dang)整(zheng)流(liu)二(er)極(ji)管(guan)有(you)電(dian)壓(ya)輸(shu)出(chu)時(shi),開(kai)關(guan)變(bian)壓(ya)器(qi)次(ci)級(ji)接(jie)整(zheng)流(liu)二(er)極(ji)管(guan)正(zheng)極(ji)的(de)一(yi)端(duan)電(dian)壓(ya)為(wei)正(zheng),而(er)接(jie)公(gong)共(gong)端(duan)的(de)一(yi)端(duan)為(wei)負(fu),由(you)於(yu)開(kai)關(guan)變(bian)壓(ya)器(qi)次(ci)級(ji)的(de)“浮地”是在開關變壓器次級線圈的中間抽頭處,由此可知,此時開關電源的地線(公共端)對大地來說,不是0電位,而是負電位;當開關變壓器次級輸出電壓的極性改變時,地線(公共端)帶電的極性也要改變。
由此可知,開關電源輸出電壓的負極不是“地”線xian,它ta是shi一yi根gen帶dai電dian的de導dao體ti,或huo相xiang當dang於yu一yi個ge被bei來lai回hui充chong放fang電dian的de電dian容rong。它ta與yu大da地di之zhi間jian有you電dian位wei差cha,電dian位wei差cha的de大da小xiao正zheng好hao等deng於yu開kai關guan變bian壓ya器qi次ci級ji輸shu出chu電dian壓ya的de二er分fen之zhi一yi。這zhe個ge分fen析xi結jie果guo很hen容rong易yi用yong儀yi表biao進jin行xing測ce量liang,例li如ru用yong示shi波bo器qi的de探tan頭tou(信號輸入端)連接開關變壓器次級的地(負極),而示波器探頭的接地端與大地連接,很容易就可以看到幹擾信號的存在。其中也有50周的幹擾信號(幅度很高),這是通過電源線傳導進來的。
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陶顯芳 2009-2-24
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