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。
由you於yu我wo們men所suo接jie觸chu到dao的de一yi切qie物wu體ti都dou是shi來lai自zi地di球qiu,那na麼me當dang我wo們men把ba這zhe些xie物wu體ti與yu地di球qiu分fen離li之zhi後hou,隻zhi要yao我wo們men沒mei有you讓rang這zhe些xie物wu體ti另ling外wai帶dai電dian之zhi前qian,我wo們men都dou認ren為wei這zhe些xie物wu體ti是shi與yu地di球qiu同tong電dian位wei的de,如ru果guo我wo們men把ba地di球qiu看kan成cheng是shi0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!不(bu)過(guo)電(dian)源(yuan)正(zheng)極(ji)帶(dai)電(dian)與(yu)地(di)球(qiu)帶(dai)電(dian),都(dou)屬(shu)於(yu)靜(jing)電(dian),用(yong)驗(yan)電(dian)器(qi)就(jiu)可(ke)以(yi)測(ce)量(liang)。當(dang)兩(liang)個(ge)帶(dai)電(dian)物(wu)體(ti)互(hu)相(xiang)接(jie)觸(chu)的(de)時(shi)候(hou),它(ta)們(men)之(zhi)間(jian)所(suo)帶(dai)的(de)電(dian)荷(he)就(jiu)會(hui)互(hu)相(xiang)放(fang)電(dian)或(huo)充(chong)電(dian),即(ji):daizhengdianzhefangdian,daifudianzhebeichongdian,zhidaolianggewutidedianweiwanquanxiangdengweizhi,tamenzhijiancaitingzhichongfangdian。yinci,conglianggedaidianwutihuxiangchongfangdiandeyuanli,wohaikeyibadaidianwutikanchengshiyigedianrong。danzhelidedianrongyudianrongqiwanquanshilianghuishi,zhelidedianrongdaidianshi,qidianweidegaodishixiangduiyuwuxianyuanchu(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),erlingyiduanzejiezhengliuerjiguan。dangzhengliuerjiguanyoudianyashuchushi,kaiguanbianyaqicijijiezhengliuerjiguanzhengjideyiduandianyaweizheng,erjiegonggongduandeyiduanweifu,youyukaiguanbianyaqicijide“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)。weilejianshaobenjiduiqitajiqideganrao,shouxianyaoduidianlujinxingpingbi,badianluanzhuangzaiyigepingbihezhizhong,tongshihaiyaoduishangshudaidiandixianhuoqitashurushuchuxianjinxinggeli。gelidefangfajiushizaidixianhuoqitashurushuchuxianzhijianchuanliandiangan,zhegedianganchengweigongmoyizhidiangan,gongmoyizhidiangandeyiduanyujiqizhongdedixian(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。
由you於yu我wo們men所suo接jie觸chu到dao的de一yi切qie物wu體ti都dou是shi來lai自zi地di球qiu,那na麼me當dang我wo們men把ba這zhe些xie物wu體ti與yu地di球qiu分fen離li之zhi後hou,隻zhi要yao我wo們men沒mei有you讓rang這zhe些xie物wu體ti另ling外wai帶dai電dian之zhi前qian,我wo們men都dou認ren為wei這zhe些xie物wu體ti是shi與yu地di球qiu同tong電dian位wei的de,如ru果guo我wo們men把ba地di球qiu看kan成cheng是shi0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!不(bu)過(guo)電(dian)源(yuan)正(zheng)極(ji)帶(dai)電(dian)與(yu)地(di)球(qiu)帶(dai)電(dian),都(dou)屬(shu)於(yu)靜(jing)電(dian),用(yong)驗(yan)電(dian)器(qi)就(jiu)可(ke)以(yi)測(ce)量(liang)。當(dang)兩(liang)個(ge)帶(dai)電(dian)物(wu)體(ti)互(hu)相(xiang)接(jie)觸(chu)的(de)時(shi)候(hou),它(ta)們(men)之(zhi)間(jian)所(suo)帶(dai)的(de)電(dian)荷(he)就(jiu)會(hui)互(hu)相(xiang)放(fang)電(dian)或(huo)充(chong)電(dian),即(ji):daizhengdianzhefangdian,daifudianzhebeichongdian,zhidaolianggewutidedianweiwanquanxiangdengweizhi,tamenzhijiancaitingzhichongfangdian。yinci,conglianggedaidianwutihuxiangchongfangdiandeyuanli,wohaikeyibadaidianwutikanchengshiyigedianrong。danzhelidedianrongyudianrongqiwanquanshilianghuishi,zhelidedianrongdaidianshi,qidianweidegaodishixiangduiyuwuxianyuanchu(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),erlingyiduanzejiezhengliuerjiguan。dangzhengliuerjiguanyoudianyashuchushi,kaiguanbianyaqicijijiezhengliuerjiguanzhengjideyiduandianyaweizheng,erjiegonggongduandeyiduanweifu,youyukaiguanbianyaqicijide“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)。weilejianshaobenjiduiqitajiqideganrao,shouxianyaoduidianlujinxingpingbi,badianluanzhuangzaiyigepingbihezhizhong,tongshihaiyaoduishangshudaidiandixianhuoqitashurushuchuxianjinxinggeli。gelidefangfajiushizaidixianhuoqitashurushuchuxianzhijianchuanliandiangan,zhegedianganchengweigongmoyizhidiangan,gongmoyizhidiangandeyiduanyujiqizhongdedixian(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
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